扫地机器人的路径优化解决方案
来源:日期:2015-05-27 16:36:11点击:8103次
问题背景
        随着科学技术的不断发展,扫地机逐步走入平常百姓家,并被越来越多的人所接受,扫地机(也称扫地机器人)将在不久的将来像白色家电一样成为每个家庭必不可少的清洁帮手。产品也会由现在的初级智能向着更高程度的智能化程度发展,逐步取代人工清洁。
       智能扫地机器人是通过电动机的高速旋转,在主机内形成真空,利用由此产生的高速气流,从吸入口吸进垃圾。扫地机一般为半径0.2米圆盘,、运行速度一般在每秒0.25米左右,只走直线,且碰到墙壁等障碍才可转弯。与传统的扫地机不同,智能扫地机可以通过微处理器进行现场环境分析,自动选择运行路线。遇到障碍发生碰撞后将重新随机地选择路线,逐步进行清扫。智能扫地机具有记忆、存储功能。利用传感器扫描现场环境,设计运行路径并存储。一般不能100%的清扫指定区域(如墙角部分)。清扫后的垃圾装进机子尾部的集尘盒,再通过人工清倒垃圾。机器在工作电压不足时会自动回到充电站充电。
目标任务
考虑图1的工作现场,其中点A(1,5)为扫地机充电站,区域的垃圾指标见附件1.不考虑再充电情况,有以下问题:
问题一:有些低档的扫地机因为价格低廉,智能程度不高。其工作时的
路径选择方案是将现场分成若干区域(例如上下左右4个区域),并通过传感器间隔一段时间扫描现场一次,选则垃圾最多区域清扫。假设每次扫过的区域垃圾指标值减少1。针对附件1,估计清扫完给定区域大致需要的时间(尽量保证每个点的垃圾指标不超过1)。
    问题二:智能程度高的扫地机每次可以选择清扫垃圾指标值最大的地方清扫,每次扫过的区域垃圾指标值减少1。该机器人需多长时间才能保证清扫完该区域(区域内指标值不超过1)。比较问题1与问题2,说明问题1中方案的合理性。
    问题三:其他条件同2,如何设计扫地机的路径,保证扫地机以最短时间清扫完该区域。
点击下载