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移动机器人的自主导航
一、 研究的背景
二、 移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、计算机技术、机械工程、电子工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果,是目前科移动机器人的自主导航
一、 研究的背景
二、 移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、计算机技术、机械工程、电子工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果,是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善,移动机器人的应用范围大为扩展,不仅在工业、农业、国防、医疗、服务等行业中得到广泛的应用,而且在排雷、搜捕、救援、辐射和空间领域等有害与危险场合都得到很好的应用。因此,移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。
三、 在自主式移动机器人相关技术的研究中,导航技术是其研究核心,同时也是移动机器人实现智能化及完全自主的关键技术。导航是指移动机器人通过传感器感知环境信息和自身状态,实现在有障碍的环境中面向目标的自主运动。
导航主要解决以下三方面的问题:(|)通过移动机器人的传感器系统获取环境信息;(2)用一定的算法对所获信息进行处理并构建环境地图;(3)根据地图实现移动机器人的路径规划及运动控制。
四、 相关技术
五、 移动机器人定位是指确定机器人在工作环境中相对于全局坐标的位置,是移动机器人导航的基本环节。定位方法根据机器人工作环境的复杂性、配备传感器种类和数量等方面的不同而采用多种方法。主要方法有惯性定位、标记定位、GPS定位、基于地图的定位等,它们都不同程度地适用于各种不同的环境,括室内和室外环境,结构化环境与非结构化环境。
六、 惯性定位是在移动机器人的车轮上装有光电编码器,通过对车轮转动的记录来粗略地确定移动机器人位置。该方法虽然简单,但是由于车轮与地面存在打滑现象,生的累积误差随路径的增加而增大,导致定位误差的逐渐累积,从而引起更大的差。
七、 标记定位法是在移动机器人工作的环境里人为地设置一些坐标已知的标记,
八、 超声波发射器、激光反射板等,通过机器人的传感器系统对标记的探测来确定机器人在全局地图中的位置坐标。三角测量法是标记定位中常用的方法,机器人在同一点探测到三个陆标,并通过三角几何运算,由此可确定机器人在工作环境中的坐标。标记定位是移动机器人定位中普遍采用的方法,其可获得较高的定位精度且计量小,但是在实际应用中需要对环境作一些改造,添加相应的标记,不太符合真正意义的自主导航。
九、 GPS定位是利用环绕地球的24颗卫星,准确计算使用者所在位置的庞大卫星网定位系统。GPS定位技术应用已经非常广泛,除了最初的军事领域外,在民用方面也得到了广泛的应用,但是因为在移动导航中,移动GPS接收机定位精度受到卫星信号状况和道路环境的影响,同时还受到时钟误差、传播误差、
接收机噪声等诸多因素的影响,因此,单纯利用GPS定位精度比较低、可靠性不高,所以在机器人的导航应用中通常还辅以磁罗盘、光码盘与GPS数据进行融合,提高导航精度。另外,
GPS定位系统也不适用于室内或者水下机器人的导航中以及对于位置精度要求较高的机器人系统。基于环境地图模型匹配定位是指移动机器人通过自身的传感器系统,探测周围环境,利用感知到的局