【摘 要】
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近年来,随着城市现代化建设的进程不断加快以及人民生活水平的提高,越来越多的人定居于城市。为提高人民的生活质量,国家对城市的发展提出了更高的要求,积极推动各个城市参与文明城市的建设。其中干净整洁的街道是直接反映城市市容市貌的重要指标,自然成为文明城市建设的重中之重。与此同时,机器人技术、机器学习的飞速发展,将智能机器人的应用推广到了更多的行业。开发垃圾清运机器人既具有科研上的挑战,又具有广阔的市场前
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近年来,随着城市现代化建设的进程不断加快以及人民生活水平的提高,越来越多的人定居于城市。为提高人民的生活质量,国家对城市的发展提出了更高的要求,积极推动各个城市参与文明城市的建设。其中干净整洁的街道是直接反映城市市容市貌的重要指标,自然成为文明城市建设的重中之重。与此同时,机器人技术、机器学习的飞速发展,将智能机器人的应用推广到了更多的行业。开发垃圾清运机器人既具有科研上的挑战,又具有广阔的市场前景。本文针对室外场景下垃圾清运机器人动态环境下路径规划功能的设计与实现,主要完成了以下工作:（1）设计了机器人系统的软件和硬件的整体结构框架,根据软件框架及功能需求选购了的部分硬件设备如:微型电脑、电机驱动器、三维激光雷达、锂电池、便携式电源、深度相机。对于一些特定的功能实现,本文设计并制造了多功能的机器人主控板和电源管理板,使机器人具备基本的行动力。（2）围绕地图构建问题本文选用了占据栅格地图作为路径规划的基础。利用了LOAM同时定位与建图算法和占据栅格地图的基本原理,在ROS平台利用C++编写了相关程序,实现了基于激光雷达的里程计和点云地图的构建,最终通过过滤地面云点以及选用一定范围内的点云数据实现了能用于机器人路径规划的占据栅格地图。（3）根据机器人的非完整性约束运动模型,实现了基于A*算法改进的混合A*算法,使机器人能沿着规划出的路径行驶。针对小区室外环境的动态性,实现了基于混合A*算法和动态窗口法的局部路径规划和自主避障算法,并利用ROS和gazebo平台进行了仿真实验。（4）针对垃圾清运机器人需要对多个目标区域进行清理的问题本文引用了高效率的多目标点SFF*规划算法思想,根据算法的伪代码编写相关程序,实现了多目标点的访问序列规划,最后基于Linux环境进行仿真实验。
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