基于视觉导航的无人扫地车路径规划开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

(1)总述：

随着科技水平的发展和人工智能技术的普及，智能机器人走进了千家万户的生活，而高智能自主服务型机器人也逐渐走入人们的生活。在《中国制造2025》将机器人作为重点发展领域，为了缩小与发达国家的差距，工信部、国家发改委、财政部联合印发的《机器人产业发展规划（2016-2020）》提出，要促进服务机器人向更广领域发展，我国服务型机器人拥有广阔的发展前景。扫地机器人作为服务机器人的代表，解放人们的双手，解决了繁琐的地面清洁问题，智能扫地机器人能够融合多种传感器信息，进行环境感知和建模，识别自身的位置姿态，自主导航移动，尽可能实现路径的完全覆盖.

扫地机器人主要有两种自主导航方式，激光雷达导航和视觉导航。激光雷达导航的相关研究起步较早，其所耗费的资源较少，所获取的数据精确度高，使用简单方便，已被国内外厂商广泛运用于产品当中。但激光雷达导航的硬件成本较高，在室外和天气较差的情况容易受到干扰。视觉导航法能够通过摄像头视觉传感器，获取丰富的环境信息，通过深度摄像头的运算，可以获得周围环境的三维信息并实现激光雷达无法实现的障碍物识别、关键标识识别等功能，并且硬件成本远低于激光雷达。但视觉导航对系统计算资源消耗量大，对扫地机器人的硬件平台有较高的要求。

2. 研究的基本内容与方案

（1）研究基本内容：

本次设计主要内容为基于视觉导航的无人扫地车路径规划，以英伟达nvidia tx2套件为开发平台，在ros系统上完成设计，机器人的全覆盖路径规划系统分为三个部分：地图构建部分、障碍规避部分和路径规划部分。

地图构建部分将使用双目摄像头和imu多传感器融合的方案，代替传统的激光雷达建图方案，能够显著降低成本、增加扫描范围，并且能够适应室外的光线、天气干扰。在ros的地图服务器中实时建立保存栅格地图，灵活度高，环境信息能够直观地表示出来，便于与路径规划部分及障碍规避部分结合。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，提出设计思路和内容，确定方案，完成开题报告和外文翻译。

第3-5周：完成分析视觉建图算法；总结并比较各种路径规划算法；

第6-10周：分析总结视觉建图和路径规划的应用和算法调试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 任云天. 扫地机器人避障全覆盖路径规划算法的研究与设计[d].华中科技大学,2019.

[2] 赵慧南,牟磊,孙慧,姜宝华.关于移动机器人全覆盖路径规划研究[j].计算机仿真,2019,36(03):298-301.

[3] 赵慧南.移动机器人全覆盖路径规划的研究[j].计算机产品与流通,2017(07):135.