國內(nèi)外移動機(jī)器人的研究文獻(xiàn)綜述1國外移動機(jī)器人的研究和發(fā)展在1913年的時候，美國福特公司首次推出了一種有軌的自動引導(dǎo)車，它不是AGV，但是卻也是起到搬運作用的RGV，甚至到了現(xiàn)在RGV還在被使用著，可以在貨架上運送搬運東西。世界上真正意義的第一臺AGV是在二十世紀(jì)五十年代初被設(shè)計開發(fā)出來的。美國的Barrett電子公司將它成功研制了出來，它可以根據(jù)光線強(qiáng)弱來進(jìn)行牽引工作，在和其他物流系統(tǒng)自動連接的方面它很容易就能做到。這樣勞動生產(chǎn)率就得到了大大的提高，裝卸搬運也正式步入了自動化時代。到了八十年代，美國的AGV技術(shù)就達(dá)到了發(fā)展的成熟階段，1984年，第一個柔性裝配系統(tǒng)（FAS）出現(xiàn)，從此美國通用公司就成為在那個時代AGV的第一大用戶。對于移動機(jī)器人來說，它的的研究則是在20世紀(jì)60年代末開始的。1966年開始到，美國斯坦福研究所的人工智能中心就奧克斯研究移動型機(jī)器人。在這六年間，到了1972年，世界上第一個移動機(jī)器人也是成功的被研制出來了。Shakey，就是這個第一個移動機(jī)器人，真正意義上的。研究它的目的是研究應(yīng)用人工智能技術(shù)。這個機(jī)器人上裝有很多的工具零件，包括驅(qū)動電機(jī)、攝像機(jī)、編碼器、碰撞傳感器之類的一系列裝置。在復(fù)雜的環(huán)境下，它不僅可以自主推理，甚至還可以自主規(guī)劃和控制自己的路線和運動。圖1.1shakey移動機(jī)器人在那個年代，兩臺計算機(jī)聯(lián)合起來，還要通過無線通信系統(tǒng)，才能實現(xiàn)對shakey的控制。而且在那個時候，古老的計算機(jī)可想而知。緩慢的運行速度，笨重的形態(tài)。使得shakey要經(jīng)過很長的時間，甚至長到要花費幾個小時才能感知到環(huán)境狀況，并進(jìn)行分析規(guī)劃。從我們今天的眼光看來，機(jī)器人shakey的設(shè)計非常簡單然而形態(tài)卻很是笨拙，但在將AI應(yīng)用到機(jī)器人里面這個非常重要且艱巨的任務(wù)，它做的也非常成功，在人工智能領(lǐng)域，好多好多經(jīng)典的深奧的問題也被他解決證實出來。而且它的研究和發(fā)展也對很多后來的研究起到了深遠(yuǎn)的影響。1970年11月17日，月球車1號搭載前蘇聯(lián)月球17號探測器在月面雨海地區(qū)登錄月球。成為了世界上第一輛被成功運送到月球的月球車，并且是前蘇聯(lián)發(fā)射的世界上第一輛成功運行的無人駕駛型遙控月球車。就在美蘇爭霸期間，蘇聯(lián)先后將兩臺無人駕駛月球車成功送上月球，分別就是“月球車”-1號和“月球車”-2號?！霸虑蜍嚒?1號它的外形像一個圓筒，在這個“圓筒”上還有一個凸起的蓋子，蓋子下面就是太陽能電池。它的總重在756公斤，它長是220厘米，寬是160厘米。月球車由兩部分組成，一部分是儀器艙，另一部分則是它的移動部分，即自動行走底盤。它的自動行走底盤依靠8只包裹著金屬絲的輻條來使月球車運動，同時圓形太陽能電視和蓄電池聯(lián)合供電。有八個輪子在車下面被裝置，這些輪子直徑為51cm，而且每個輪子都可以進(jìn)行獨立控制的，只要有兩個輪子工作，月球車就能實現(xiàn)行走。此外車前還有兩個攝像頭，車后也有兩個攝像頭。在垂直方向上,這兩個攝像頭可以做360度旋轉(zhuǎn)。在水平方向上，這兩個攝像頭可以進(jìn)的180度的旋轉(zhuǎn)。這也是月球車能保證拍攝大量照片，對眾多地點的土壤進(jìn)行物理測試和化學(xué)分析的必要條件。斯坦福大學(xué)在2011年研發(fā)了PR2機(jī)器人，PR2機(jī)器人上面有兩條手臂，每條手臂上都包含著7個關(guān)節(jié)。手臂末端是一個可以張合的裝置，模仿手的設(shè)計，類似是一個鉗子。正是機(jī)器人底部的四個輪子的移動帶動引導(dǎo)了機(jī)器人整體的運動。機(jī)器人的頭部安裝了高分辨率攝像頭，還有激光測距儀可以測量位置之間的距離。肘部、鉗子上還安裝有觸覺傳感器，充分模仿了人體的設(shè)計。在PR2的底部有兩臺8核的電腦作為機(jī)器人各硬件的控制和通訊中樞，依靠強(qiáng)大的ROS平臺，其機(jī)械手配合移動底盤實現(xiàn)打開冰箱取出啤酒還能用鑰匙將門打開并進(jìn)入，甚至是連打臺球這樣的比較復(fù)雜的動作它都可以進(jìn)行操作。圖1.2PR2機(jī)器人外形掃地機(jī)器人在我們現(xiàn)代社會已經(jīng)非常普遍了，因為它廣泛的實用性。但是早在2021年第一臺掃地機(jī)器人就已經(jīng)被研制出來了。正是被伊萊克斯公司研制的。它叫三葉蟲機(jī)器人，它是世界上第一臺掃地機(jī)器人，也是掃地機(jī)器人中第一臺可以全自動的。伊萊克斯公司可以稱得上是是全世界最大的清潔洗滌設(shè)備服務(wù)商。三葉蟲機(jī)器人它采用了圓形設(shè)計，外殼為塑料材質(zhì)，通過單片機(jī)完成控制。該機(jī)器人是通過滾筒刷進(jìn)行工作的，配置有真空泵，對地面的小型垃圾進(jìn)行抽吸。伊萊克斯三葉蟲掃地機(jī)器人的最突出的地方在于它運用了超聲波仿生技術(shù)，這一技術(shù)導(dǎo)致了機(jī)器人的造價非常昂貴。超聲波仿生技術(shù)可以使機(jī)器人在黑暗環(huán)境下工作不受影響，像平常一樣，光線對它來說可有可無。圖1.3三葉蟲機(jī)器人2國內(nèi)移動機(jī)器人的研究和發(fā)展國內(nèi)在移動機(jī)器人的研究起步較晚,大多數(shù)研究尚處于某個單項研究階段,主要的研究工作有:在1975年，我國成功了國內(nèi)首臺ADB型AGV自動引導(dǎo)車。這項偉業(yè)正是由北京起重機(jī)械研究所所完成的。同時他們又設(shè)計并完成了第一套AGV滾珠加工演示系統(tǒng)。單向運行載重500公斤的AGV，雙向運行載重500kg到1000kg甚至還有2000kg的AGV都被研制了出來。還有幾套簡單的AGV應(yīng)用系統(tǒng)同時被設(shè)計出。1988年,原郵電部北京郵政科技研究所將AGV引導(dǎo)車系統(tǒng)投入使用和運行，研制了郵政樞紐AGV。1991年起，在國家“863計劃”政策支持下，中科院沈陽自動化研究所和新松機(jī)器人自動化股份研究公司有效完成了AGV自動引導(dǎo)車的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，并且廣泛應(yīng)用在技術(shù)研發(fā)項目當(dāng)中，為沈陽金杯汽車廠研制生產(chǎn)了客車6臺AGV用于汽車裝配線中，并于1996年獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎。在2013年“嫦娥三號”成功著陸月球，利用導(dǎo)航自制系統(tǒng)和大量傳感器，成功在月球上行駛勘測，采集樣品，將采集得到的樣品進(jìn)行分析，得到大量的科學(xué)數(shù)據(jù)。在2018年，“嫦娥四號”也成功登陸月球，嫦娥四號具有自主導(dǎo)航巡視和避障功能，是第一個踏上月球背面航天器，作為登月機(jī)器人，嫦娥四號是中國航天領(lǐng)域乃至世界航天領(lǐng)域上，都可以稱得上是有里程碑的意義。圖1.3嫦娥3號和嫦娥4號著陸器和月球車對比在2015年，百度公司自主主導(dǎo)與研發(fā)國內(nèi)首個在城市道路和高速路上無人駕駛，也稱為輪式機(jī)器人，通過多種傳感器和雷達(dá)定位等多項技術(shù)實施定位分析。浙江工業(yè)大學(xué)根據(jù)視覺傳感器低成本，輸出維度高的特點設(shè)計出設(shè)計研發(fā)出一款基于視覺目標(biāo)跟隨機(jī)器人，但易受環(huán)境溫度影響。桂林電子科技大學(xué)黃國明等人發(fā)明了一種新型的自動采摘蘋果的機(jī)器人。該蘋果采摘機(jī)器人由4部分組成，由四輪驅(qū)動的移動平臺來控制機(jī)器人的運動。由雙目視覺系統(tǒng)來充當(dāng)人眼，完成類似人眼的圖像攝取識別工作。機(jī)械臂來充當(dāng)人體的手臂來進(jìn)行采摘。最后一部分就是它的末端執(zhí)行器了。它的四輪驅(qū)動解決了地面崎嶇不平走不動的問題，并且在移動平臺前裝有激光測距儀，防止撞到前面的障礙物。圖1.4蘋果采摘機(jī)器人移動平臺系統(tǒng)構(gòu)成圖2018年高仙機(jī)器人公司推出一款清潔機(jī)器人EcobotSweeper91，改款機(jī)器人的移動由三個輪子完成。其中包