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移動機器人的5種定位技術(shù)，你都知道嗎？

移動機器人的5種定位技術(shù)，你都知道嗎？

發(fā)布日期：2021-09-17 來源： 點擊：

70年代末，隨著計算機的應(yīng)用和傳感技術(shù)的發(fā)展，移動機器人研究又出現(xiàn)了新的高潮。特別是在80年代中期，設(shè)計和制造機器人的浪潮席卷全世界。一大批公司開始研制移動機器人平臺，這些移動機器人主要作為大學(xué)實驗室及研究機構(gòu)的移動機器人實驗平臺，從而促進(jìn)了移動機器人學(xué)多種研究方向的出現(xiàn)。

移動機器人目前已經(jīng)遍布工業(yè)、民用等各大領(lǐng)域，并還在不斷的發(fā)展中，目前移動機器人技術(shù)已獲得了可喜的進(jìn)展，研究成果令人鼓舞，但對于實際中的應(yīng)用需求還需要長時間的發(fā)展，相信隨著傳感技術(shù)、智能技術(shù)和計算技術(shù)等的不斷提高，智能移動機器人一定能夠在生產(chǎn)和生活中扮演人的角色。那么移動機器人定位技術(shù)主要涉及到哪些呢？經(jīng)總結(jié)目前移動機器人主要有這5大定位技術(shù)。

一、移動機器人超聲波導(dǎo)航定位技術(shù)
超聲波導(dǎo)航定位的工作原理也與激光和紅外類似，通常是由超聲波傳感器的發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波，超聲波在介質(zhì)中遇到障礙物而返回到接收裝置。

通過接收自身發(fā)射的超聲波反射信號，根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收時間差及傳播速度，計算出傳播距離S，就能得到障礙物到機器人的距離，即有公式：S＝Tv／2式中，T—超聲波發(fā)射和接收的時間差；v—超聲波在介質(zhì)中傳播的波速。

當(dāng)然，也有不少移動機器人導(dǎo)航定位技術(shù)中用到的是分開的發(fā)射和接收裝置，在環(huán)境地圖中布置多個接收裝置，而在移動機器人上安裝發(fā)射探頭。

在移動機器人的導(dǎo)航定位中，因為超聲波傳感器自身的缺陷，如：鏡面反射、有限的波束角等，給充分獲得周邊環(huán)境信息造成了困難，因此，通常采用多傳感器組成的超聲波傳感系統(tǒng)，建立相應(yīng)的環(huán)境模型，通過串行通信把傳感器采集到的信息傳遞給移動機器人的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再根據(jù)采集的信號和建立的數(shù)學(xué)模型采取一定的算法進(jìn)行對應(yīng)數(shù)據(jù)處理便可以得到機器人的位置環(huán)境信息。

由于超聲波傳感器具有成本低廉、采集信息速率快、距離分辨率高等優(yōu)點，長期以來被廣泛地應(yīng)用到移動機器人的導(dǎo)航定位中。而且它采集環(huán)境信息時不需要復(fù)雜的圖像配備技術(shù)，因此測距速度快、實時性好。

同時，超聲波傳感器也不易受到如天氣條件、環(huán)境光照及障礙物陰影、表面粗糙度等外界環(huán)境條件的影響。超聲波進(jìn)行導(dǎo)航定位已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各種移動機器人的感知系統(tǒng)中。

二、移動機器人視覺導(dǎo)航定位技術(shù)

在視覺導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，目前國內(nèi)外應(yīng)用較多的是基于局部視覺的在機器人中安裝車載攝像機的導(dǎo)航方式。在這種導(dǎo)航方式中，控制設(shè)備和傳感裝置裝載在機器人車體上，圖像識別、路徑規(guī)劃等高層決策都由車載控制計算機完成。

視覺導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要包括：攝像機（或CCD圖像傳感器）、視頻信號數(shù)字化設(shè)備、基于DSP的快速信號處理器、計算機及其外設(shè)等?，F(xiàn)在有很多機器人系統(tǒng)采用CCD圖像傳感器，其基本元件是一行硅成像元素，在一個襯底上配置光敏元件和電荷轉(zhuǎn)移器件，通過電荷的依次轉(zhuǎn)移，將多個象素的視頻信號分時、順序地取出來，如面陣CCD傳感器采集的圖像的分辨率可以從32×32到1024×1024像素等。

視覺導(dǎo)航定位系統(tǒng)的工作原理簡單說來就是對機器人周邊的環(huán)境進(jìn)行光學(xué)處理，先用攝像頭進(jìn)行圖像信息采集，將采集的信息進(jìn)行壓縮，然后將它反饋到一個由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計學(xué)方法構(gòu)成的學(xué)習(xí)子系統(tǒng)，再由學(xué)習(xí)子系統(tǒng)將采集到的圖像信息和機器人的實際位置聯(lián)系起來，完成機器人的自主導(dǎo)航定位功能。

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