2111503057万宇-机器人导论读书报告.doc

移动机器人导航技术
姓名 万 宇
学号 2111503057
专业 控制科学与控制工程
学院 信息学院
状可以看出，导航系统相关技术包括定位、避障、路径规划等，是移动机器人实现功能的保障，新型移动机器人的开发必须根据其功能选择适合的导航技术，并设计合理可行的导航系统。
2 移动机器人导航技术现状
以上所述移动机器人的发展现状表明，导航技术是移动机器人进一步智能化和得以广泛应用所需要突破的技术难点，因此下面对导航技术的相关动态进行
全面的总结。目前，应用于移动机器人的导航技术多种多样，其中最常用的主要有磁导航、惯性导航、传感器导航、卫星导航、视觉导航。
2．1 磁导航
目前，移动机器人磁导航主要通过以下方式实现:在行驶路线下埋设能够产生磁场的结构(如可通电导线或磁铁)，通过机器人上安装的磁传感器检测磁场，并引导机器人按照预定轨道行驶进行导航。该方法抗干扰能力强，不易受环境因素的影响，具有较高的精度和良好的重复性。但成本较高，可变性较差，且无法对出现在行驶路径中的障碍物做出避障反应。该技术多应用于工作环境简单，精度要求高，可靠性好的移动机器人中。另外，有学者希望根据观测每个方位磁场的显著变化进行移动机器人导航，并对此展开了深入研究。一种是基于实际数据的地图匹配方案，假设基于室内磁场的地图已经创建完成，将磁场测量装置测得的数据与地图数据进行匹配得到具体的方位值;一种是引导-跟随方案，指引车在室内穿梭，并不断地测量磁场值，同时将观测数据传送给之后跟随的车辆，跟随车辆根据接受到的数据尝试以同样的路径行驶。这种方法不需要人为改变移动机器人周围的环境，且导航精度较高。对于这样一种导航方案，前期的磁场地图创建是至关重要的，学者们对于这一关键步骤进行了进一步的探讨，力求得到更好的地图创建方法，进而提高导航精度。
2．2 惯性导航
惯性导航最初主要应用于航空宇航领域，该导航系统分为平台式惯导系统和捷联式惯导系统两类，平台式惯导系统存在一个物理平台，惯性元件安装在物理平台上测量平台相对于惯性空间的角速度与加速度;捷联式惯导系统采用数字式平台替代了传统的物理平台，将惯性器件直接固连在载体上。研究人员利用惯性元件(加速度计和陀螺仪)来测量机器人本身的加速度以及角速度，并结合给定的初始条件，经过积分和运算得到速度、位置、姿态等参数，进而达到机器人自主导航的目的。该导航技术隐蔽性好，不易受外界干扰。但导航定位精度会随着机器人所走航程的增加而下降，且误差会累积，通常需要进行误差修正。因此，惯性导航技术多用于短期导航或与其他导航方式相结合的组合式导航。
2．3 传感器数据导航
传感器数据导航通过非视觉传感器进行定位导航，常用的传感器数据导航技术有红外导航，超声导航和激光导航。红外导航利用红外传感器进行距离测量，判断机器人在环境中的位置。其结构简单，反应速度快，但易受光线、颜色、形状等影响。最基本的红外导航方法是将红外线发射器与红外线接收器安装在机器人上，通过发射器发射红外线，反射后由接收器接收，得到机器人与物体之间的距离，判断机器人所处的位置。
超声导航是应用最为广泛的传感器导航技术，通过超声传感器实现距离测量进而完成导航，该方