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近年来,随着智能机器人相关学科的迅速发展,家用产品变得越来越智能化。智能化割草机的研制能够很好地解决目前人工操作式割草机费时费力的缺点。目前市场上智能割草机的功能大体相似,一般都具备用户设定功能、边界线识别功能、自动寻基站充电功能等。不过大部分的智能割草机运行方式均为随机运行,造成最终割草效果并不整齐,同时工作效率较低,为此,本文研制了具有路径规划功能的智能割草机。 在已有试验型割草机的基础上,从结构、硬件和软件方面进行了改进设计或部分功能的全新设计。内容包括碰撞检测用霍尔传感器及其电路、边界信号识别电路与处理算法的更新;另外,电源模块、无刷直流电机的驱动模块、都实现了更新设计。 系统选择C8051F020单片机作为控制芯片,使用IDE开发环境,针对各外围功能部件进行模块化设计,如控制模块、通讯模块等,结合软件的针对提高了可靠性,使产品达到量产和市场化的水平。 针对智能割草机的发展趋势,为了提高未来产品的竞争力,开展了具有路径规划功能智能系统研制。探索了电子罗盘和GPS模块在该系统中的应用。实验表明这些模块的输出数据中包含较大的噪声,不能直接使用。为此,引入了卡尔曼滤波算法用于实现数据处理。实验对比表明,所选用的算法及参数选择能够满足智能割草机的应用要求。 系统使用电子罗盘结合里程计实现航迹推算,结合GPS模块和卡尔曼滤波提高了定位精度。针对本系统提出了一种地图构建与数据存储的方法,同时运用地图实现了智能割草机的自主定位导航及路径规划。 本文在现有智能割草机的基础上对路径规划系统进行了详细的分析与研究,完成了样机的调试,并通过实验分析验证了系统设计的可行性。