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扫地机器人是怎么做路径规划的?

一、扫地机器人是怎么做路径规划的? 1、激光测距导航定位规划 激光测距导航定位规划是扫地机器人规划线路的方式之一,具体指的是机器人发车激光扫描自身到边界的每个距离并生

一、扫地机器人是怎么做路径规划的?

1、激光测距导航定位规划

激光测距导航定位规划是扫地机器人规划线路的方式之一,具体指的是机器人发车激光扫描自身到边界的每个距离并生成数字地图,之后根据机器人自身的算法构建房间定图进行实时定位清扫。

2、视觉定位系统规划

视觉定位系统规划是机器人上面有一个摄像头,机器人可以通过测算自身和环境的信号模块的偏移角度来确定自己的位置,再利用多帧图像来变换自身位姿,同时可以通过累计位姿变化来计算距离物体的距离并进行定位和地图构建。

3、人图像式测算导航系统规划

人图像式测算导航系统规划是利用机器人顶部搭载的摄像头扫描周围环境,之后机器人会根据扫描出的环境并利用数学运算、几何和三角法来构建环境地图,之后就可以根据地图来进行导航。

二、机器人路径规划?

Online Generation of Safe Trajectories for Quadrotor UAV Flight in Cluttered Environments

介绍

文章强调无人机轨迹规划重点有三:

  1. 生成的轨迹必须平滑且符合无人机的动力学约束
  2. 整个轨迹,而不是轨迹上的某些点,需要保证是避障的
  3. 整个sensing, mapping, planning的过程必须是满足实时性要求的

文章的主要贡献在于使用minimum snap方法,通过构造带约束的优化问题保证无人机轨迹的动力学约束和平滑。通过使用高效的空间处理方法(基于八叉树地图)来生成飞行走廊,从而处理了无人机可通行区域的问题。并且这个方法是高效的,所以能够实时运行,地图也是在无人机飞行中逐步构建的。下图是最后的算法效果:能够在室外位置环境下进行自主导航和飞行。右侧图的绿色方框就是后面要讲的飞行走廊。

对于飞行走廊,1.2.1节介绍了已有的很多方案,但是都存在计算负荷过大的问题,作者提出了膨胀法形成多个长方体连接而成飞行走廊的思路。对比作者以前提出的方法(文章ref[12]),以及当时的state-of-the-art方案(文章ref[4]),都存在明显的优势。

如上图所示,蓝色的连续方框,是作者在ref[12]中提出的早些方案,明显飞行走廊的空间构造的更加保守,当前方法构造出的橘色方框空间更大,也就意味着飞机有更大的操作空间。而对比ref[4]的方法,也具有明显优势。[4]中,使用了先用RRT*采样出离散点,如图(c)所示,然后用QP的方法将这些点连接成光滑可行的曲线。由于优化问题只存在等式约束,也就是要曲线通过这些个提前固定好的点,所以可以使用闭式求解

的方法,一次性求解结果。这个在论文推土机:Minimum Snap Trajectory Generation and Control for Quadrotors以及提过了,但是很容易想到的问题就是,平滑后的曲线的点,除了通过这些固定点的地方保证安全,其他的位置是有可能存在碰撞风险的。

作者的做法是:做碰撞检测,发现碰撞点后新增加约束点,然后回来继续解优化问题,和上一个优化问题相比,会发生碰撞的位置由于增加了新的位置约束,则不会再发生碰撞了,但是这次优化问题由于约束发生了变化,不保证在别的地方是不是会再发生碰撞,所以有可能又会检测出新的碰撞点,所以需要一次一次不断进行迭代优化,最后到任何点都不发生碰撞为止,可是到底要进行多少次迭代才能够完成优化呢?这里要强调,我们无法证明通过有限次优化能够让所有点避障。这个部分的深入分析我们放到对ref[4]的解析中再讲,完成本文时还没写。最后文章给出算法框架:

基于八叉树的地图表示

这部分涉及地图,或许应该放在另一个专栏中?

飞行走廊的生成

这部分介绍飞行走廊的生成。飞行走廊的好处很明显:空间上的约束,可以直接去构建,但问题可能是非凸的,或者构造出非线性优化问题,这会影响计算的实时性。通过构建飞行走廊,将位置约束变成凸空间,这样施加在优化问题上,优化问题仍然是凸优化,能够通过高效的求解方法进行求解。 飞行走廊被定义成 ,它由一系列的空间组成 ,每个空间是一个长方体,所以空间有三个维度,每个维度被其上下界所约束: .飞行走廊的生成有两部分组成,首先进行初始化,然后进行后处理。

第一步,使用A*算法进行初始化(当然,完全可以使用考虑动力学约束的混合A*搜索算法)。空间地图使用八叉树地图进行构造,使用A*算法进行搜索,找到连接起点和终点的一系列grids. 这些grid是避障的,联通的。在3.1.3节,作者强调了最优性和效率之间的平衡。由于空间的稀疏性,再使用A*搜索过程中我们通过减小heuristic的估计来让A*算法更加贪心,但由于破坏了最优性原则,这很可能让A*算法搜索出来的结果不是全局最优,就如下图中的绿色方块所示。但是由于在第二步膨胀过程中,我们会膨胀绿色方块获得最优的飞行走廊,这也在一定程度上弥补了A*搜索结果不是全局最优的问题。因为与全局最优结果相近的次优搜索结果,通过第二步膨胀后,或许会几乎相同。

接下来第二步是膨胀:由上面A*搜索出来的结果作为初始化飞行走廊显然还没有完全利用到周围的free space

, 在这个飞行走廊附近依旧有很大的拓展空间,通过向各个方向进行膨胀,一直膨胀到碰到障碍物位置,以此获得更大的通行区域,如下如所示,蓝色方块是初始化的结果,绿色虚线方块是膨胀后的结果,右图中的橘色区域则是连续膨胀方块间的重叠区域,这也是接下来轨迹规划

的时候的空间位置约束,要求两个segments之间的切换点的位置必须被约束在这个重叠区域之内。

在Fig.1.2中也就是下图,我们可以明显的看到,重叠区域是非常大的,在进行轨迹规划时,我们只要求segment

之间的切换点被约束在重叠区域内即可,这其实是implicit time adjustment. 因为通过调节切换点的位置,也就起到了调节轨迹长度和轨迹形状的作用,从一定角度来讲就是在做time adjustment

的过程。原文的描述在3.2和3.3中。

这里是截图原文的描述:

基于样条曲线的轨迹生成

这部分介绍轨迹规划。这部分的轨迹生成

算法在ref[12]中首次提出(完成本文时对应论文解析还未完成,后续链接),在这里面针对时间分配问题有一些新思路,通过增加有限个新约束(在违反无人机动力学约束发生时),能够被证明整个曲线可以被完成约束在设定的动力学约束之内。这部分也是文章的核心部分,可以看下原文chapter4的截图:

我们跳过无人机的动力学分析,直接接受结论:四旋翼无人机具备微分平坦的特性,具体说来就是其状态和控制的输入能够被四个输出及其导数确定。这是我们能够运用基于minimum snap方法的前提条件。多段拼接的轨迹由以下表达式组成:

cost function为:

以上表达意为整条曲线又M 段 N阶多项式拼接而成,目标函数是整条曲线的某阶导数(minimum snap取jerk, 也就是3阶导数)。在这里,目标函数被构造成二次型:

其中,等式约束和不等式约束均可被写成线性函数。具体来说,约束包括动力学约束(速度,加速度,jerk等),位置约束,通过corridor constraints给出,也就是上面说到的飞行走廊,最后还有连续性约束,也就是连续两条曲线的切换点至少N-1阶连续,N是每条曲线的最高次。对于位置约束,上面已经说过,切换点的位置被约束在对应的方块的重叠区域之内:

但是,注意到这个约束只是保证了切换点的安全,并没保证其他时间点上的点是不是安全的,避免碰撞的。所以这里作者给出了一个新算法来保证整条曲线都是避障的,如下图所示:

  1. 首先进行一次优化求解,然后得出结果。
  2. 对每一段N阶曲线去查看它的N-1的极值点,来检查是不是在对应的飞行走廊的方块内。
  3. 如果出现violation,违反约束的情况,在那个违反约束的时间点上,新增位置约束,具体做法就是对这个位置的上下边界压缩
  4. 然后构造出新的优化问题继续求解,这里新的问题与老的优化问题的唯一区别是更新了约束。

新的约束为:

注意到,尽管这个loop内的极值点不一定是下一个loop的极值点,但是作者通过证明发现能够通过有限次的约束更新,将整条曲线限制在安全区域之内,这个和ref[4]中的处理碰撞问题的方法相比就有很大优势,毕竟后者是内有办法确保迭代能够在有限次约束更新内完成的。具体的theory部分见文章4.2.1节(Page.25).

进一步的,如果需要约束更高阶的导数,如速度,加速度,以及jerk等,也可以通过同样的方法进行约束,比如说还想约束速度,那么获得速度表达式后:速度的表达式是N-1阶,那么就有N-2个极值点,找到极值点是否符合动力学约束,如果不符合,用一样的方式,在极值点处施加新的约束,然后继续回去进行下一轮优化。

三、扫地机器人的智能路径规划策略

引言

随着智能家居的普及,扫地机器人已经成为现代生活中不可或缺的家庭电器。那么,扫地机器人如何通过智能路径规划来提高清扫效率,成为了人们关注的焦点。

传感器技术在路径规划中的应用

扫地机器人通常配备了红外传感器、超声波传感器、碰撞传感器等多种传感器。这些传感器可以帮助机器人感知周围环境,避开障碍物,并制定清扫路径。

随机式清扫路径

随机式清扫路径是最简单的规划策略之一,机器人在清扫时随机转向,直到覆盖整个区域。虽然简单,但存在效率低下的缺点。

方法论式路径规划

方法论式路径规划采用类似人类的思维方式,通过规划好的地图和算法,根据实时环境调整清扫路径,以提高清扫效率。

模拟退火算法在路径规划中的应用

模拟退火算法是一种启发式优化算法,可以帮助扫地机器人找到最优的清扫路径。通过模拟退火算法,机器人可以不断调整路径,最终达到高效清扫的效果。

遗传算法在路径规划中的应用

遗传算法是另一种常用的优化算法,通过模拟“基因”的遗传、变异和选择过程,帮助机器人找到最优路径,提升清扫效率。

综合考虑不同策略的优缺点

在实际应用中,扫地机器人往往会综合考虑不同的路径规划策略,根据环境复杂程度、清扫区域大小等因素来选择最适合的策略,从而实现高效清扫。

结语

扫地机器人通过智能路径规划策略,可以更高效地完成清扫任务,为人们创造一个更加舒适整洁的家居环境。

感谢您看完这篇文章,希望通过了解扫地机器人的智能路径规划策略,能够更好地选择适合自己需求的智能家居产品。

四、机器人路径规划算法?

路径规划其实分为两种情况,一个是已知地图的,一个是未知地图的。  对于已知地图的,路径规划就变成了一个全局优化问题,用神经网络、遗传算法有一些。  对于未知地图的,主要就靠模糊逻辑或者可变势场法。  对于未知环境能自己构建地图的,也就是各种方法的结合了。

五、AGV机器人路径规划实验步骤?

步骤:

1、对机器人的速度进行离散采样。

2、对于每个采样后的速度,用当前的位置信息去模拟一段时间后小车的速度

3、从向前的运动过程当中,评估每条运动的轨迹。使用不完整的度量,例如,接近障碍物,接近目标,接近全局规划的路径和速度。抛弃原有的存在问题的路径。

4、选择一条得分较高的路径,并且给底盘发布速度。

5、清除和重复。

DWA算法,就是说,当你需要障碍物的时候,给你画一个圆,然后让机器人按照这个圆走。

六、小米扫地机器人路径斜

随着智能家居技术的不断发展,越来越多的家庭开始采用智能扫地机器人来帮助清洁家居环境。小米作为智能家居领域的领军品牌之一,推出了一款名为小米扫地机器人路径斜的产品,备受消费者关注。

小米扫地机器人路径斜的特点

小米扫地机器人路径斜的最大特点就是其独特的路径规划技术。通过先进的激光导航系统,机器人能够精确感知周围环境并制定清扫路线,避免重复清扫和遗漏死角。路径斜技术能够让扫地机器人更高效地完成清洁任务,节省时间和电力。

小米扫地机器人路径斜的优势

  • 智能规划:路径斜技术使得小米扫地机器人能够智能规划清扫路线,避开障碍物,高效完成清洁任务。
  • 高效清洁:机器人会根据家居环境的不同情况调整清洁策略,保证每个角落都能被充分清洁。
  • 智能充电:当电量不足时,小米扫地机器人路径斜会自动返回充电座进行充电,充电完成后继续工作,无需人工干预。
  • 远程操控:通过手机App可以远程操控小米扫地机器人路径斜,随时随地控制机器人的工作状态。

小米扫地机器人路径斜的应用场景

小米扫地机器人路径斜适用于各种家居环境,包括公寓、别墅、办公室等。无论地面是地毯、瓷砖还是木质地板,扫地机器人都能轻松应对,确保地面清洁干净。

结语

总的来说,小米扫地机器人路径斜作为智能家居清洁设备,具有智能规划、高效清洁、智能充电、远程操控等优势,适用于各种家居环境,给消费者带来了更便利的清洁体验。随着智能技术的不断进步,相信小米扫地机器人路径斜会在未来发展中继续创新,为更多家庭带来更智能、更便捷的清洁解决方案。

七、泊车机器人路径规划

泊车机器人路径规划技术分析

泊车机器人是一种采用各种传感器和算法来实现智能泊车的新型技术。在泊车机器人中,路径规划是至关重要的环节,它决定了机器人如何高效地从起点到达终点,避开障碍物,并完成泊车任务。本文将对泊车机器人路径规划技术进行深入分析,探讨其原理、应用和未来发展方向。

泊车机器人路径规划原理

泊车机器人路径规划的核心是通过传感器获取环境信息,然后利用算法计算最优路径。常用的路径规划算法包括A*算法、Dijkstra算法、RRT算法等。这些算法根据机器人的起始位置、目标位置和环境信息,通过搜索和优化,找到一条最短、最安全的路径。

在路径规划过程中,需要考虑到机器人的动态特性,包括速度、加速度和转弯半径等。此外,还需要考虑到环境的动态性,比如其他车辆的移动和障碍物的出现。因此,路径规划算法不仅要考虑到静态地图信息,还要实时更新环境信息,以确保机器人行驶的安全性和效率。

泊车机器人路径规划应用

泊车机器人路径规划技术已经在多个领域得到了广泛应用。在智能停车场管理系统中,泊车机器人可以根据停车位的情况,自主选择最优路径,为车辆提供快速的停车服务。在自动驾驶汽车中,路径规划技术可以帮助车辆避开交通堵塞,减少交通事故,提升驾驶体验。

此外,泊车机器人路径规划技术还可以应用于仓储自动化系统、无人机飞行路径规划等领域,为智能物流和运输提供技术支持。随着人工智能和机器学习等技术的不断发展,泊车机器人路径规划将在更多场景中得到应用和拓展。

泊车机器人路径规划发展趋势

未来,泊车机器人路径规划技术将呈现出以下几个发展趋势:

  • 智能化:路径规划算法将更加智能化,能够根据实时环境信息做出更精准的决策。
  • 协同性:多个泊车机器人之间将实现信息共享和协同工作,提高整体停车效率。
  • 自适应性:路径规划算法将具有自适应性,能够根据环境变化动态调整路径规划方案。
  • 高效性:路径规划算法将不断优化,以实现更高效的泊车任务执行。

总的来说,泊车机器人路径规划技术在智能交通领域有着广阔的应用前景和发展空间。通过不断创新和技术突破,泊车机器人路径规划将为城市交通管理和车辆停车管理带来革命性的变化,提高城市交通效率和智能化水平。

希望本文对泊车机器人路径规划技术有所启发,引起更多人对智能交通技术的关注与研究。让我们共同期待泊车机器人路径规划技术的未来发展,为城市交通事业的发展贡献力量。

八、小米扫地机器人怎么设置路径?

小米1s扫地机器人可以通过以下步骤设置路线:

1. 打开小米1s扫地机器人APP,在“扫地机器人”页面点击“设置路线”按钮。

2. 在“设置路线”页面,可以选择手动设置或自动学习两种方式。

3. 手动设置:在地图上手动画出机器人需要清扫的区域和不需要清扫的区域,然后点击“保存”按钮。

4. 自动学习:机器人会自动扫描并生成地图,然后在地图上手动画出机器人需要清扫的区域和不需要清扫的区域,然后点击“保存”按钮。

5. 设置完成后,机器人会按照设置的路线进行清扫。

注意事项:

1. 在设置路线前,请确保机器人已经完成了初次扫描并生成了地图。

2. 在手动设置路线时,需要手动画出区域边界,并且不要让边界相交或重叠。

3. 在自动学习路线时,机器人需要扫描整个房间,这个过程需要一定的时间和耐心。

九、规划式扫地机器人原理?

工作原理:扫地机器人的机身为自动化技术的可移动装置,与有集尘盒的真空吸尘装置,以圆盘型为主。前方有设置感应器,可侦测障碍物,如碰到墙壁或其他障碍物,会自行转弯。

配合机身设定控制路径,在室内反复行走,如:沿边清扫、集中清扫、随机清扫、直线清扫等路径打扫,并辅以边刷、中央主刷旋转、抹布等方式,加强打扫效果,以完成拟人化居家清洁效果。 扫地机器人,又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等,是智能家用电器的一种,能凭借一定的人工智能,自动在房间内完成地板清理工作。

一般采用刷扫和真空方式,将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒,从而完成地面清理的功能。

一般来说,将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人,也统一归为扫地机器人。

十、扫地机器人是怎么规划路线的?求指点?

扫地机器人规划路线的方式主要有三种,分别是激光测距导航定位规划、视觉定位系统规划、视觉定位系统规划。

其中激光测距导航定位规划是机器人发车激光扫描自身到边界的每个距离并生成数字地图,之后根据机器人自身的算法构建房间地图进行实时定位清扫。

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