● 摘要
近几年来，随着人口老龄化的趋势加重，护理和照顾老年人成为目前一个严重的社会问题。本文结合863项目“助老/助残机器人系统集成、监控与产品综合展示平台”，开展了护理机器人的研究，建立了护理机器人的基础技术研究平台。为了使护理机器人在家居环境中能够自主运动，并在运动过程中避开各种障碍物，本课题开展了护理机器人的路径规划和避障的研究，分析了机器人的路径规划和避障中各种情况，设计了避障和路径规划算法。具体研究如下：1.设计了护理机器人环境地图构建和路径规划总体方案。从需求分析的角度确定了机器人感知系统，结构模型，处理算法以及系统的开发思路。本系统在A*算法和栅格地图构建算法基础上，设计了动态路径规划算法为系统的避障和路径规划方案，分别对环境感知系统、数据融合、动态路径规划、软件设计实现等四个方面做了方案设计。2. 针对护理护理机器人工作在家居环境中，面对的环境复杂、动态等问题，提出了机器环境地图构建算法。设计了适用于护理机器人的基于双目视觉和激光测距仪、传感器数据融合算法的二维地图构建算法。并详细论述了环境感知算法和地图构建算法的开发流程以及算法的实现过程。3. 针对护理机器人面对的障碍物有动态、静态和动静结合的特点，提出了护理机器人的避障和路径规划算法。在经典的静态路径规划算法A*算法和栅格地图算法的基础上，提出了动态路径规划算法，并在护理机器人上实现了本算法。实验结果表明，护理机器人在动态路径规划中，减少了碰撞次数，提高了有效路径的规划的成功概率。搭建了护理机器人避障和路径规划实验平台，通过环境地图构建系列实验，可知机器人能够在实时的情况下能够构建动态、静态和动静障碍物存在时的地图；通过护理机器人动态路径规划实验表明，在室内环境下，护理机器人能够成功通过障碍物区域，实现避障和路径规划。