导游机器人的设计与实现

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1、摘要服务机器人作为当今智能系统控制领域研究的一个热点问题广受人们关注，本文阐述了一种面向场馆导游的服务机器人的设计与实现方法．主要内容包括：①导游机器人控制系统的设计及实现。该控制系统采集各种传感器信息，并基于这些信息更新维护机器人模型和环境模型、实现机器人底层运动控制，为高层算法，如避障、路径规划、自定位等，提供实现基础。②远程监控系统的设计与实现。该系统通过互联网与机器入主控机交互数据，用于监视导游机器人的行为状况，显示由机器人视觉设备采集到的图像，播放由听觉设备采集到的声音，实时显示机器人在场馆中的位置。同时，监控人员可以在远程发送控制

2、命令给机器人，协助机器人完成较复杂的任务。③改进了传统的路径规划算法，使其更加适合本系统应用需求。当用户需要系统提供多条路径方案的时候，采用概率路标法实现，并提出使用在障碍物周围选点代替随机选点的方法，提高了算法的实用性和效率。当用户需要一条最佳路径的时候，采用四叉树法生成路标点集，大大提高了生成路径的成功率。本文还提出了在以上两种方法得到路径结果的基础上对其进行优化的方法。④改进了传统的虚拟力避障法，为机器人建立临时窗口，实时更新该窗并保留短时间内的历史信息，改善了虚拟力法本身的缺陷。结合位姿估计算法、自定位算法以及安全移动策略，实现了效果

3、较好的避障功能。⑤提出并实现了一套机器人全系统算法调试方案，该方案可以辅助新算法开发与试验，提高系统开发的效率。该系统经过2009年4月在长沙盼盼门业展厅的试运行，验证了其视觉、语音、路径规划、避障、自定位及远程监控等功能，综合运用上述功能，有效的实现了引领顾客参观的预期目的。根据实物系统的运行情况，验证了算法的正确性和实用性。关键词：导游机器人，路径规划，自主避障，远程监控ABSTAl跹了ABSTRACTServicerobothasattractedmoreacademiCandindustrialconcentrationinrecen

4、tdecades．Thedissertationfocusesonthedesignandimplementationofatour-guiderobotwhichnamed’’Panpan”．Themaincontributionsofthedissertationcanbenotedasfollowing：①Thispaperdescribedthesoftwarearchitectureofthetour-guidecontrolsystemwhichcalledmastersystemintheproject．Thesystemcou

5、ldgetinformationfromenvirenmentandmaintainsensordata．Itprovidestransparentlow—levelcontrolservicewithinformationmanagementforhigh—levelalgorithms．②Thereisalsoaremotemonitorsystemintheprojectwhichcalledconsolesystem．IttransportsdatawithmastersystemembeddedinPanpanbasedonwire

6、lessethernet．ConsolesystemcouldshowtheconditionsoftheenvirenmentaroundPanpanbyvideo，audioandsensorinformation．ThesystempermitsoperatorsendingcommandstoPanpandirectlytohelphimfinishsophisticatedtasks．③Alsodescribedinthispaperisanimprovedpathplanmethodwhichismoresuitableforth

7、esystem．Therearetwomethodsinthesystem，probabilisticroadmapmethodandquatreemethod．Whenuserneedsmorethanonepath，systemchoosesthefirstmethod．Whenuserneedstheshortestpath，systemchoosesthesecondone．Thepaperalseprovidestwomethodsforoptimizingtheresultsgainedfromthetwopathplanalgo

8、rithms。④ToovercometheproblemsduringnavigationofPanpanindynamicenvironmentusingimpr