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高空清洁机器人的研发与设计

目录

内容概述与背景概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1项目研究的重要性与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2高空环境清洁领域现状分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.3国内外高空清洁技术发展简史．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.4本文研究范围、目标与主要内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

核心技术需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.1高空作业环境的特殊性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1.1物理环境因素考量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1.2大气环境条件影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.1.3清洁任务目标设定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.2机器人系统性功能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.2.1自主导航与定位能力需求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

2.2.2可靠移动与悬停性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.2.3智能感知与目标识别任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

2.2.4高效清洁作业模式设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.2.5安全稳定运行保障．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

2.3关键部件选型与性能规范．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.3.1搭载平台选型标准．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

2.3.2动力系统性能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

2.3.3传感器配置与精度标准．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

2.3.4清洁执行机构特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

总体系统架构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

3.1机器人模块化组成方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

3.1.1机体结构与布局优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

3.1.2驱动与传动系统整合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

3.1.3控制与计算单元规划．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

3.1.4能源管理与续航策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

3.1.5感知与执行子系统协同．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66

3.2通信与数据交互链路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69

3.2.1机地无线通信协议选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70

3.2.2多智能体协同时序规划．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72

3.2.3远程监控与管理接口．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75

3.3安全冗余与故障诊断机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76

关键子系统研发．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81

4.1智能导航与定位技术研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．86

4.1.1激光/视觉融合导航方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．89

4.1.2基于地图的点云匹配算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91

4.1.3应急自主绕行逻辑设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94

4.2高精度运动控制策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9