智能机器人原理与实践第7章智能机器人自主导航与路 ,最初是指对航海的船舶抵达目的地进行的导引过程。这一术语和自主性相结合,已成为智能机器人研究的核心和热点。Leonard和Durrant-Whyte将移动机器人导航定义为三个子问题:(1)“WhereamI?”——环境认知与机器人定位;(2)“WhereamIgoing?”——目标识别;(3)“HowdoIgetthere?”——路径规划。为完成导航,机器人需要依靠自身传感系统对内部姿态和外部环境信息进行感知,通过对环境空间信息的存储、识别、搜索等操作寻找最优或近似最优的无碰撞路径并实现安全运动。、结构化与非结构化环境,机器人完成准确的自身定位后,常用的导航方式主要有磁导航、惯性导航、视觉导航、卫星导航等。,分别流过不同频率的电流,通过感应线圈对电流的检测来感知路径信息。,从而推知机器人当前位置和下一步的目的地。,可将移动机器人的视觉导航方式划分为三类。(1)基于地图的导航:是完全依靠在移动机器人内部预先保存好的关于环境的几何模型、拓扑地图等比较完整的信息,在事先规划出的全局路线基础上,应用路径跟踪和避障技术来实现的;(2)基于创建地图的导航:是利用各种传感器来创建关于当前环境的几何模型或拓扑模型地图,然后利用这些模型来实现导航;(3)无地图的导航:是在环境信息完全未知的情况下,可通过摄像机或其他传感器对周围环境进行探测,利用对探测的物体进行识别或跟踪来实现导航。,可以实现自身定位,无论其在室内还是室外。,其主要任务是如何把感知、规划、决策和行动等模块有机地结合起来。下图给出了一种智能机器人自主导航系统的控制结构。。地图的表示方法通常有四种:拓扑图、特征图、网格图及直接表征法(Appearancebasedmethods)。不同方法具有各自的特点和适用范围,其中特征图和网格图应用较为普遍。 拓扑图1)基本思想地铁、公交路线图均是典型的拓扑地图实例,其中停靠站为节点,节点间的通道为边。在一般的办公环境中,拓扑单元有走廊和房间等,而打印机、桌椅等则是功能单元。连接器用于连接对应的位置,如门、楼梯、电梯等。2)特点拓扑图把环境建模为一张线图表示,忽略了具体的几何特征信息,不必精确表示不同节点间的地理位置关系,图形抽象,表示方便。 特征图1)基本思想结构化环境中,最常见的特征是直线段、角、边等。这些特征可用它们的颜色、长度、宽度、位置等参数表示。基于特征的地图一般用式()的特征集合表示:其中是一个特征(边、线角等),n是地图中的特征总数。、()
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