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淘豆网网友近日为您收集整理了关于泳池清洁机器人路径规划的设计与实现的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：北京工业大学硕士学位论文泳池清洁机器人路径规划的设计与实现姓名:熊伟申请学位级别:硕士专业:软件工程指导教师:姚伟力;张民久摘要—量量罾—|量量量量皇曼曼鲁曼量. -- um一_nn—u_鼍皇皇鲁曼量鼍曼鼍皇兽皇喜皇皇皇曼毫昌曼皇皇量皇曼量量曼舅摘要清洁机器人作为服务机器人的一种,能够把人们从繁重的清洁工作中解脱出来,因而具有广泛的应用前景。本文的研究对象——.泳池清洁机器人主要用于清洁游泳池底部及水中的污物,作为一种高效的水下清洁设备,清洁效率比传统方式大幅提高,达到节能、节水的目的。泳池清洁机器人涉及到了机械、电子和信息技术等方面知识,本文以提高清洁效率为出发点,对泳池清洁机器人的路径规划技术进行了探索与研究。本文在参考文献资料的基础上,分析了清洁机器人国内外的研究动态和发展趋势,阐述了课题的研究背景和意义。研究了对清洁效率起关键作用的路径规划理论,其中对未知环境的完全遍历路径规划问题进行了重点研究。为了客观评价泳池清洁机器人路径规划算法,本文采用的性能评价函数为清洁用时、清洁覆盖率、清洁重复率三项指标,分别从泳池清洁机器人的能耗、清洁效果、工作效率三个角度衡量路径规划算法的优劣。为了验证路径规划算法的正确性和有效性,编写了仿真程序,通过计算机仿真来模拟泳池清洁机器人、工作环境以及执行任务的过程,在综合比较两种典型的路径规划算法后,提出了本文选择的路径规划算法——内螺旋算法。本文从实际需求出发,提出了泳池清洁机器人的多项性能指标。在综合考虑泳池清洁机器人密封和防腐的基础上,提出了泳池清洁机器人设计方案,为游泳池的清洁工作提供了一种新的高效途径。关键词清洁机器人;路径规划;仿真北京工业大学工程硕士学位论文Abst ractCleaning robot as a service robot,able to clean it from the heavy work out,SO they have a wide range of applications.In this paper,the study—the mainswimming pool cleaning robot for cleaning swimming pools at the bottom of the waterand dirt,as a highly efficient underwater cleaning equipment,cleaning efficiencythan the traditional way of a substantial increase,reaching energy—saving,watersaving.Swimming pool cleaning robot related to the mechanical,electronic andinformation technology knowledge,this article in order to improve the cleaningefficiency as the starting point for the swimming pool cleaning robot path planningtechniques to explore and research.In this paper,in reference to the 1iterature on the basis of an analysis ofthe domestic cleaning robot research and development trends on the subject ofresearch background and significance.Research on the clean efficiency play acritical role in the path of the theory of planning.In order to objectivelyevaluate the pool cleaning robot path planning algorithms,using the performanceevaluation function for the use of clean,clean cover,clean repetition rate ofthe three indicators from the pool cleaning robot’S energy consumption,cleaningeffect of efficiency Terms of the three path planning algorithm is good or bad.puter simulation to simulate the swimming pool cleaning robot,theworking environment as well as the implementation of the parison ofthe two integrated in the typical path planning algorithms,the proposed In thispaper,to choose the path planning algorithm—spiral algorith皿This article from the actual needs,a swimming pool cleaning robot of a numberof performance indicators.In considering the pool cleaning robot seal andcorrosion on the basis of the proposed swimming pool cleaning robot design forcleaning swimming pools to provide a new and efficient way.Key Words:pa小simulationⅡ独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。签名:皱牛导师签名:衅日期:冲8一I’、lI。第1章绪论1.1课题背景第1章绪论近年来随着科学技术的发展,尤其是传感器、智能控制、电池及材料等领域的技术进步,机器人己经不再局限于生产和科研领域,开始应用于人们的日常生活。清洁机器人代替人力完成清扫工作已经引起了人们的关注,许多发达国家都将其作为机器人研究的新领域加以重视。清洁机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者,其研究始于20世纪80年代,到目前为止,已经产生了一些概念机和产品。它的发展带动了服务机器人行业的发展,也促进了移动机器人技术、图像、语音识别、传感器等相关技术的发展。清洁机器人作为服务机器人的一个新研究方向,具有广阔的市场前景。我国是缺水型国家,北京市为缺水型城市,如何保护与利用好水资源是摆在我们面前无法回避的问题。众所周知,游泳池需要定时清洗,传统的清洗方式为:先将池水放光,然后人工清洗。本文的研究对象——泳池清洁机器人主要用于清洁游泳池底部及水中的污物,是一种高效的水下清洁设备。该机器人用程序控制,在无人看管和不将池水放光的情况下,对泳池的底部进行刷洗,同时对池水进行持续、细致的过滤,除去水中的沉淀物及细菌,以保持池水的清洁与卫生,不需要更换池水。从而改变了传统的清洗方式,既减轻了繁重的体力劳动,又节约了宝贵的水资源,同时清洗的效率也比传统方式大幅提高,清洗时间大幅度减少,达到保证人身健康、节省清洗时间和节约水资源的目的。1.2机器人技术发展概述1.2.1机器人的定义1 920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·卡佩克在他的科幻小说《罗萨姆的万能机器人》中,根据Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工’’)和Robotnik(波兰文,原意为“工人’’),创造出“机器人(Robot)一这个词。并且把机器人描绘成像人一样的机器,不知疲倦地工作,自此以后,不仅“机器人(Robot)一这个词广泛流行,而且设计制造机器人的活动也异常风行【¨。l北京m业大学工程硕士学位论文实际上,机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。机器入可接受人类指挥,也可以执行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作,例如制造业、建筑业,或是危险的工作。机器人可以是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学甚至军事等领域中均有重要用途。欧美国家认为:机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的多功能的自动机械,但是日本不同意这种说法。日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”,这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了。因此,很多日本人概念中的机器人,并不是欧美人所定义的。机器人的发展很可能引发一些人类不希望出现的问题,为保护人类,早在1940年科幻作家阿西莫夫就提出了“机器人三原则&,阿西莫夫也因此获得了“机器人学之父”的美称!机器人三原则是:①机器人不应该伤害人类,而且不能忽视机器人伤害人类;②机器人应该遵守人类的命令,但与第一条违背的命令除外;③机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外【2】。这是给机器人赋予的伦理性纲领,机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义,自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充实和创新。现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。¨列1.2.2机器人的发展历程从我国古代用木头制成的会跳舞的伶人,到1 961年第一台工业机器人在美国问世,再到机器人蓬勃发展的今天,机器人主要经历了三个发展阶段14】。第一代机器人2*l￥绪*科技界把早期的机器人称作第一代机器人.它们按人制定的程序工作,这些机器人从严格意义上说不属于机器人范畴,因为它们只能重复一种动作,是一种固定的工作模式。机械是现代社会进行生产和服务的要素之一,能量的产生与材料的生产也必须有机械的参与。任何现代产业和工程领域都离不开机械,人区别于其它动物的一个重要标志就是能够制造工具,从制造简单工具演变到制造多个零件组成的机械,经历了漫长的过程。15世纪前,机械工程虽然发展缓慢,但是也积累了许多知识和经验,具有相当太的发展潜力。到了18世纪后期.机械制造工业成形,并成为一个重要产业。在浩瀚的历史长河中.在机械制造领域,古代中国占据着重要地位,在世界机械行业中处于领先水平,我国古代劳动人民对世界机械行业的发展做出了杰出的贡献,如图1.1的地动仪就是典型代表之一。机械是各个行业的基础,而中国古代人民正是掌握了先进机械制造技术的基础上创造出了辉煌的中国古代文明。幽1-1地动仪Figure 1-1 Seismoscope机械工程以提高人类的近期利益为目标来研制和丌发新的机械产品,机械工程是传统的工程技术,机械可以完成许多人类直接或不能直接完成的工作.使过去的许多幻想成为现实。人工智能与机械工程的关系好比大脑与手的关系,两者的结合使机械工程在更高的层次上开始新一轮的大发展,并产生了一门新的学科——机器人学。由此可见.机械己经深入到人们的生产与生活中,离开机械行业,其它行业的发展也会因失去基础而成为空中楼阁。第二代机器人3北京In大学I程两±}位*!第二代机器人是指由电脑控制,ur根据需要按不同的程序完成不同的工作。第二代机器人在许多人类所不能完成的工作上大展身手,解决了很多工业生产和同常生活中的难题,如图1_2、如图1-3。1948年诺伯特维纳出版《控制论》,阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律。率先提出以计算机为核心的自动化工厂。1954年美国人乔治德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界t第一家机器人制造工厂——unImatIon公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传.他也被称为“工业机器人之父”。1982年至1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统,并在1965年,帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位积木的机器人系统。1965年约翰霍普令斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置,根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始.美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、。有感觉”的机器人,并向人工智能进发。r瞬幽lo 20公斤点焊机器人Figurel.2 20 kg spotwelding robot第三代机器人圈1.3机器人焊接线Figure 1-3 Rob眦welding linemIi蜡t第三代机器人也称为智能机器人,随着科学技术的不断进步,机器人逐渐向智能化发展。1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器,能根据人的指令发现并抓取积术.不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕。1969年日本早稻田大学加藤--N实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父’。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步.催生出本田公司的ASIMO(见图l-4)和索尼公司的QRIO(见图1.5)嘲。1984年英格伯格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年,他还预占:。我要让机器人擦地板.做饭,出去帮我洗车,检查安全。。1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO),当即销售一空,从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。2002年美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba.它能避开障碍,自动设计行进路线,还能在电量不足时,自动充电。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的机器人。碍飘图1-4本田公可的ASLMOFigure 14 Honda+s ASIMO Robot1.2.3机器人的分类目l-S索尼公司的QRIOFigure 1-5 Sonys QRIO Robot诞生于科幻小说之中一样.人们对机器人充满了幻想。也许J下是由于机器人定义的模糊,才给了Atf]充分的想象和创造空问。我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人.包括:服务机器人、北京工业大学工程硕士学位论文水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人:机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。1.3清洁机器人的研究现状1.3.1服务型机器人的产生服务型机器人最早出现在20世纪60年代,其最初是作为一种工业设备发展起来的【6】。今天随着人们生活水平的提高和科技的发展,虽然机器人技术的主流应用仍然是产品制造。但机器人一些新的应用领域也在逐渐浮现。这种机器人以提供服务性质工作作为其特征,我们通常将其称为服务机器人。国际机器人联合会经过几年的搜索整理,给了服务机器人一个初步的定义:服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有益于人类的服务工作,但不包括从事生产的设备【7】。我国的服务机器人定义范围要窄一些,指用于完成对人类福利和有用的服务(制造操作除外)的自主或半自主机器人,主要包括:清洁机器人、家用机器人、娱乐机器人、医用及康复机器人、老年及残疾人护理机器人、办公及后勤服务机器人、酒店售货及餐厅服务机器人等。由于发达国家的劳动力价格日趋上涨而且人们越来越不愿意从事自己不喜欢的工作,因此类似清洁、看护、保安等工作在发达国家从事的人越来越少。为了弥补这种简单劳动力不足,服务机器人拥有了巨大的市场。然而,目前服务机器人在发展过程中存在很多难题,这些难题每一个又都十分关键。也就是说,服务机器人发展必将遇到很多困难,差不多任何一个难题都可能转化为瓶颈。服务行业所固有的特殊性质决定了服务机器人在未来将面临两个最棘手的问题——人机工程与性价比。如果问题得不到妥善的解决,服务机器人的推广就是一个不可能完成的任务。6播放器加载中，请稍候...
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山东大学 硕士学位论文
由封建买办到爱国企业家――试析郑观应社会角色的转变 姓名：薛海峰 申请学位级别：硕士 专业：中国近现代史 指导教师：吕伟俊 座机电话号码 山东大学硕士学位论文 中文摘要 郑观应是中国近代出身于买办而逐渐走上维新之路的著名民族商人。他广泛
参与近代工商业的实践，集洋行买办、民族企业家、改良主义思想家于一身，在 中国近代历史舞台上有着重要的地位。在外患内忧加剧的时代形势下，在家族和
本土爱国文化的熏陶中，他把丰富的社会实践与拯救民族的爱国行为紧密地结合
在一起。为了达到“富强救国’’的目的，使中国早日“登于富强之境"，他广泛
参与社会实践，特别是经营近代工商业，并在其“实业救国"的爱国历程中，逐
步实现了由封建买办到爱国企业家的身份转变。郑观应认为要使中国真正富强，
必须进行变法维新。他提出变法维新的主张，极力呼吁自强救国。他的改良主义
思想具有反侵略的爱国主义精神，反映了当时广大爱国人民的愿望和要求，并对 以后的改良派产生了二定的影响。郑观应还主张跟外国资本主义国家进行商业竞
争，主张用经济手段来抵制外国侵略。他强调“以商立国"，发展资本主义的国 民经济，提出了“商战论”。郑观应以一位实现从洋行买办向近代商人、从传统
知识分子向爱国企业家转变的形象，成为在中国近代社会变迁进程中留下深刻痕
迹的历史人物。 本文既探索了郑观应由洋行买办向爱国企业家转变的这一重要过程，也对促
使郑观应社会角色转变的因素以及郑观应社会角色转变的意义进行了探析，并对
郑观应的思想特别是“富强救国”思想的现代启示意义提出了自己的认识
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