掃地機器人作為家庭服務型機器人的年輕成員,不僅能為人類的智能化生活提供便利,并且具有廣泛的應用前景。然而,目前一些智能掃地機器人存在功能單一、清掃效率低、適應能力差、返回充電座的路徑規(guī)劃不完善等缺陷。因此,服務型智能掃地機器人的關鍵技術研究顯得極為重要。本課題最先介紹了服務型智能掃地機器人相關技術的研究背景及國內外發(fā)展歷程,闡述了本課題的研究意義。其次介紹了掃地機器人的硬件系統(tǒng)設計思路,經過對各器件的原理及技術參數(shù)的選型,完成了控制系統(tǒng)的整體架構,主要以STM32F103ZET6為主控芯片,外圍連接紅外傳感器、超聲波傳感器、MPU6050六軸傳感器等器件。再次介紹了掃地機器人的軟件整體架構,主要是各傳感器的數(shù)據(jù)讀取,為其編寫驅動程序,其中MPU6050六軸傳感器使用四元數(shù)姿態(tài)解算算法進行計算。根據(jù)各傳感器采取的環(huán)境信息,清掃路徑規(guī)劃根據(jù)不同的工作環(huán)境采取不同的算法（規(guī)劃式弓字形行走覆蓋算法）。同時,利用增量式PID控制算法控制電機的運轉進而使掃地機器人穩(wěn)定運行。課題引入APP無線傳輸實現(xiàn)對掃地機器人的遠程操控。然后分析現(xiàn)有的智能算法,本課題結合蟻群優(yōu)化算法,對基本的蟻群算法進行分析與改... 

【文章來源】：吉林化工學院吉林省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與研究意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究內容與思路
    1.4 本章小結
第2章 硬件系統(tǒng)設計
    2.1 機械結構
    2.2 電機驅動
    2.3 控制核心
    2.4 傳感器
        2.4.1 紅外傳感器
        2.4.2 超聲波傳感器
        2.4.3 ATK-MPU6050 傳感器
        2.4.4 光電編碼器
        2.4.5 ATK-ESP8266 WIFI模塊
        2.4.6 霍爾傳感器
        2.4.7 濕度傳感器
    2.5 顯示屏
    2.6 USB轉串口芯片CH340G
    2.7 電源管理模塊
    2.8 本章小結
第3章 軟件調試
    3.1 傳感器數(shù)據(jù)讀取
        3.1.1 MPU6050 數(shù)據(jù)讀取
        3.1.2 超聲波數(shù)據(jù)讀取
        3.1.3 編碼器的數(shù)據(jù)讀取
    3.2 電機控制
        3.2.1 PID控制
        3.2.2 PWM調制
    3.3 數(shù)據(jù)發(fā)送
    3.4 清掃路徑規(guī)劃
    3.5 本章小結
第4章 改進蟻群算法實現(xiàn)回充路徑規(guī)劃
    4.1 基本蟻群算法
        4.1.1 蟻群算法基本原理
        4.1.2 基本蟻群算法的模型
        4.1.3 基本蟻群算法流程實現(xiàn)
    4.2 柵格模型建立
        4.2.1 柵格模型簡介
        4.2.2 柵格模型的建模方法
    4.3 改進的蟻群算法
        4.3.1 狀態(tài)轉移規(guī)則的改進
        4.3.2 信息素濃度的更新方式改進
        4.3.3 信息素濃度的限制
    4.4 本章小結
第5章 自動回充設計及調試
    5.1 掃地機器人、充電座傳感器分布與光路
        5.1.1 充電座紅外發(fā)射頭位置與光路
        5.1.2 掃地機器人紅外接收頭位置與光路
    5.2 遠距搜索方法探究
    5.3 仿真試驗與分析
    5.4 本章小結
第6章 總結
參考文獻
作者簡介
碩士期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種校園用電管理系統(tǒng)的設計[J]. 陳煌輝.  集成電路應用. 2020(05)
[2]潔凈衛(wèi)士——智能車載紫外線殺菌燈[J]. 尼少淵,桓夢雨,黃心遠,魏舒晨.  設計. 2020(06)
[3]基于STM32的增量式編碼器測速設計及實驗驗證[J]. 魯偉,劉士興,孫操,李隆.  計算機測量與控制. 2019(12)
[4]光電編碼器在工業(yè)數(shù)控加工中的應用探析[J]. 牟淑賢,石啟軍.  數(shù)字技術與應用. 2019(12)
[5]無刷直流電機霍爾傳感器故障診斷與補償策略[J]. 張希,林輝.  西北工業(yè)大學學報. 2019(06)
[6]基于WIFI智能小車的設計[J]. 王琪森,王艷春,張繼輝,王野.  高師理科學刊. 2019(11)
[7]增量式PID控制算法在大型調相機中的應用[J]. 張衛(wèi)慶.  工業(yè)控制計算機. 2019(09)
[8]基于Zigbee網絡的智能播種機器人關鍵技術研究[J]. 王影,梁凱,劉麒,李碩,茍垚,李寶華,劉錦然.  吉林化工學院學報. 2019(07)
[9]基于紅外與單目視覺的機器人自動回充系統(tǒng)[J]. 魏銀,李垚.  傳感器與微系統(tǒng). 2019(07)
[10]基于柵格模型下機器人路徑規(guī)劃的改進遺傳算法[J]. 馬浩浩,鄭紫微.  無線通信技術. 2019(02)

碩士論文
[1]掃地機器人避障全覆蓋路徑規(guī)劃算法的研究與設計[D]. 任云天.華中科技大學 2019
[2]移動機器人遠程視頻傳輸控制研究[D]. 孫俊龍.南昌大學 2016
[3]掃地機器人網絡營銷策略研究[D]. 孫國鋒.南京農業(yè)大學 2016
[4]一種家庭服務型機器人移動平臺開發(fā)[D]. 宋振鵬.西南交通大學 2016
[5]四軸飛行器控制系統(tǒng)設計及其姿態(tài)解算和控制算法研究[D]. 何瑜.電子科技大學 2015



本文編號：3460180