管道机器人毕业设计(论文)开题报告

华北科技学院

2010届本科毕业设计（论文）开题报告

论文题目：管道清洁机器人的设计与仿真

学生姓名：刘乙峰学号：201202022116

院（部）：机电工程学院

专业：机械设计制造及自动化班级：ZB121指导教师：王彩红

2014年1月17日

开题报告填写要求

1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。在指导教师指导下，学生在毕业设计（论文）工作开始前完成，指导教师签署意见、系（教研室）审查后生效；

2.学生应按照统一要求（从教务处网站下载开题报告标准格式电子文档）填写开题报告，其中：字体小4号宋体，行距20磅，日期的填写一律用阿拉伯数字书写，如“2006年1月17日”或“2006-01-17”；

3.根据专业的具体情况，学生应查阅一定数量的参考文献（不包括辞典、手册）；

4.完成后及时交给指导教师签署意见。

2010届本科毕业设计（论文）开题报告

1.设计背景或研究意义

吸尘机器人作为服务机器人领域中的一个新产品,尽管目前国内在这方面的研究

开发方面已经取得一定的成果,但是仍有许多关键技术问题需要解决或提高,路径规划就是其中的一个比较重要的技术。有的可在房间内随机移动，有的能在单个房间内较简单地以一定的路线移动(不能100%走遍)。事实上，虽然有一些公司推出了一些样品或产品，但却不能达到满意程度：清洁效果不佳，遍历时间长。

目前，在一些发达国家对办公室、工厂、车站、机场等基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项目(E08)场合的清扫已开始采用清洁机器人。随着科学技术的进步和社会的发展，人们希望更多地从繁琐的日常事务中解脱出来，这就使得清洁机器人进人家庭成为可能。如果清洁机器人性价比足够高，那么清洁机器人市场将会被看好。

作为智能移动机器人的一个特殊应用，从技术方面讲，智能化自主式吸尘器比较具体地体现了移动机器人的多项关键技术，具有较强的代表性。从市场前景角度讲，室内智能清洁机器人将大大降低劳动强度、提高劳动效率，适用于家庭和公共场馆的室内清洁。因此，室内智能清洁机器人的开发既具有科研上的挑战性，又具有广阔的市场前景。一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况,说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：

扫地机器人，是一种智能扫地，吸尘工具！是一种配备了微电脑系统的电动保洁设备，它能能够按照人们的设置清洁房间的某一特定部分或全部。保洁机器人最早出现于美国，随后发展的欧美，风靡港澳台，90年代中期进入大陆国内保洁机器人主要几种品牌：iRobot(美国)、凯驰(德国)、QQ(台湾)、三叶虫(瑞典)、保时洁(国产)、美嘉乐(国产)、微朗(国产)等。

人类的一只脚已经迈入了机器人时代的大门，中国10年内机器人将融入市民日常生活，机器人将和汽车一样成为生活必需用具。目前大多都打“民生”牌，致力于改善市民生活，增加生活情趣。这些机器人从用途上看，有用于教育类的机器人。机器人的发展就像上世纪80年代的个人电脑、上世纪90年代中期的手机一样，正处于产业真正起飞的前夕，巨大的市场前景已经展现。资料显示，2003年至2007年间，全球机器人以每年40%左右的速度增长。据预测，到2009年年底，全球投入使用的服务机器人将达到450万台。

扫地机器人优于普通吸尘器的地方主要体现在：省时、省力，整个清洁过程不需要人控制，减轻您操作负担；还比一般吸尘器的噪音小，清洁房间的过程免受噪音之苦；还可以净化空气，内置活性炭、吸附空气中有害物质，粉尘净化率高达96％，清扫效率100％。轻便小巧：轻松打扫普通吸尘器清理不到的死角；总之，扫地机器人，具有操作简单，使用方便，智能，安全，清洁效果显著的特点。

经过很多年的发展，我国已经发展成为世界强国，科技大国，体育强国，各方面

都发生了巨大的变化。作为科技领域其中一员的遥控器，它的发展与改进也经历了很漫长的时间。但是现在的发展已经到了一个崭新的阶段，新的时期。我们大家都很清楚的了解到，目前，人们的物质文化生活水平日益提高，各种各样的家用电器走进了千家万户，其中，大多数的家用电器都有各自不同的遥控器，人们常常为了控制某台电器而到处寻找其对应的遥控器，这样，就给人们的生活带来了很多不便。为了解决这个问题，本文提出一个多功能遥控器的设计方案.该遥控器可以通过自学习而拥有对多台电器的遥控功能，即省时、又省力，从而使人们免除同时面对功能众多遥控器的烦恼.这样的设计有助于社会的发展，人们生活水平的提高。一项小小的设计与创新能够改变生活很多，促进社会进步不小，这也算的是社会大进步，创新的一个缩影，我们应该不断地创新，不断地运用我们的智慧，使我们的生活更加的快捷，美好，与时俱进。

2.设计的主要环节或论文的基本内容

2.1研究内容

总体方案是设计一个自主控机器人，在一个模拟的平面结构的房间内运动，移动机器人本体，完成自主移动、避障、遍历房间功能。尽快遍历房子的每一个角落，完成任务，这个工作受多个工作的影响，包括墙脚和模拟家具等。其中在实现生活中的家用吸尘器机器人清理房间的过程中，利用了机器人自身的多传感系统、运动控制系统和自主蔽障系统等。

我的课题任务主要是研究“吸尘器机器人-控制系统设计”路径规划部分，因此，要实现清洁机器人要求用尽可能短的时间尽量全面遍历房间以完成清洁任务，但两者往往相互矛盾、不易兼顾。实际中一般需要平衡时间和遍历效果两方面，采用一种折中的方案进行清洁。在避障的问题上，主要重点研究机器人的移动避障算法，从而设计一种简单、准确、快速的避障算法程序。

2．2技术线路

基于已有的广茂达能力风暴机器人技术平台,根据吸尘器机器人的设计要求，进行机器人本体的设计和改造，所需的技术路线主要涉及：

(1)开发环境

1)机器人可以全自动运行，机器人可以实现原地纵向和横向移动以及原地转弯和原地任意方向的移动。

2）硬件系统由地面清洁机器人由机器人、基座和遥控器3大部分组成。其避障功能由安装在机器人正前方和左右侧的红外测距传感器和碰撞传感器完成，该清洁机器人是一个以单片机为核心的运动控制系统。单片机是系统的主控单元。

3）软件方面利用Visual Basic6．O编程软件设计了仿真程序，进行了系统路径规划的仿真测试。根据测试结果可以知道所选路径规划的设计方案基本能够满足清洁机器人工作的需要。能力风暴机器人用到了广茂达的自主研发的软件编程工具——VJC语言。

（2）已被应用的全覆盖算法

内螺旋覆盖算法，边界探索子算法，在线覆盖子算法等，其中机器人得遍历算法是常见的算法之一已被广泛应用到控制系统设计中。

（3）我选择的算法

基于广茂达现有的智能机器人为开发平台，再结合吸尘器机器人要求在原有的能力风暴智能机器人的硬件与软件基础上，开发软件为VJC1.6，提出我的算法。通过对房间物体的观察，可以看出大部分的房问物体都是方形的，或者类似方形。系统假设房间内的障碍物都是方形结构或者方形的组合，机器人按弓形式的轨迹从原点开始清扫地面，我使用的是弓形式算法：

1）适应环境

可以根据传感器的信息来确定它在墙边还是在房间中间。

2）清洁

清扫时,吸尘机器人沿轴方向上下往复清扫要求要高覆盖率和低重复率基于已有的广茂达能力风暴机器人技术平台下,根据吸尘器机器人的设计要求覆盖率高，重复率低。避障行为与趋向目标行为共同作用使得局部避障效果非常理想，同时优化了路径。仿真结果表明该方法运行速度快，系统稳定