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掃地機器人的路徑優化解決方案
來源:日期:2015-05-27 16:36:11點擊:7847次
問題背景
        隨著科學技術的不斷發展,掃地機逐步走入平常百姓家,并被越來越多的人所接受,掃地機(也稱掃地機器人)將在不久的將來像白色家電一樣成為每個家庭必不可少的清潔幫手。產品也會由現在的初級智能向著更高程度的智能化程度發展,逐步取代人工清潔。
       智能掃地機器人是通過電動機的高速旋轉,在主機內形成真空,利用由此產生的高速氣流,從吸入口吸進垃圾。掃地機一般為半徑0.2米圓盤,、運行速度一般在每秒0.25米左右,只走直線,且碰到墻壁等障礙才可轉彎。與傳統的掃地機不同,智能掃地機可以通過微處理器進行現場環境分析,自動選擇運行路線。遇到障礙發生碰撞后將重新隨機地選擇路線,逐步進行清掃。智能掃地機具有記憶、存儲功能。利用傳感器掃描現場環境,設計運行路徑并存儲。一般不能100%的清掃指定區域(如墻角部分)。清掃后的垃圾裝進機子尾部的集塵盒,再通過人工清倒垃圾。機器在工作電壓不足時會自動回到充電站充電。
目標任務
考慮圖1的工作現場,其中點A(1,5)為掃地機充電站,區域的垃圾指標見附件1.不考慮再充電情況,有以下問題:
問題一:有些低檔的掃地機因為價格低廉,智能程度不高。其工作時的
路徑選擇方案是將現場分成若干區域(例如上下左右4個區域),并通過傳感器間隔一段時間掃描現場一次,選則垃圾最多區域清掃。假設每次掃過的區域垃圾指標值減少1。針對附件1,估計清掃完給定區域大致需要的時間(盡量保證每個點的垃圾指標不超過1)。
    問題二:智能程度高的掃地機每次可以選擇清掃垃圾指標值最大的地方清掃,每次掃過的區域垃圾指標值減少1。該機器人需多長時間才能保證清掃完該區域(區域內指標值不超過1)。比較問題1與問題2,說明問題1中方案的合理性。
    問題三:其他條件同2,如何設計掃地機的路徑,保證掃地機以最短時間清掃完該區域。
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