1、主要內(nèi)容，1，移動機器人導(dǎo)航的基本知識2，移動機器人導(dǎo)航方法3，市場定位技術(shù)4，路徑規(guī)劃5，智能導(dǎo)航算法6，自主飛行機器人導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計7，產(chǎn)品應(yīng)用節(jié)目8，發(fā)展趨勢，移動機器人導(dǎo)航，移動機器人研究起源：20世紀60年代后期。導(dǎo)航的概念：移動機器人通過傳感器檢測環(huán)境和自己的狀態(tài)，在有障礙的環(huán)境中實現(xiàn)面向目標的自主運動，導(dǎo)航主要解決的問題，(1)我(機器人)現(xiàn)在在哪里？2)該去哪里？(？3)怎樣到達那里？導(dǎo)航系統(tǒng)的位置和跟蹤問題，路徑規(guī)劃問題，研究方向，我們可以分為以下研究方向：完全已知的環(huán)境：機器人知道所有工作環(huán)境的信息，包括目標點的位置、方向、障礙物的位置和方向。一些已知的環(huán)境：機器人知道工作環(huán)

2、境內(nèi)的一些信息，例如知道一些障礙物的位置和方向，還有一些不知道的環(huán)境。完全未知的環(huán)境：機器人完全不知道工作環(huán)境信息，只知道目標點的方向和位置，完全不知道其他障礙的信息。通過定位、創(chuàng)建地圖、計劃路徑和(1)特定的檢測手段，可以獲得空間中移動機器人的位置、方向和環(huán)境的相關(guān)信息。(2)處理從特定算法信息中獲取的信息，建立環(huán)境模型。(3)尋找最佳或接近最佳的非接觸路徑，實現(xiàn)移動機器人安全移動的路徑計劃。移動機器人導(dǎo)航方法、移動機器人的導(dǎo)航方法有慣性導(dǎo)航、自我導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、基于傳感器的數(shù)據(jù)導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航等多種。這些導(dǎo)航方法分別適用于室內(nèi)和室外環(huán)境、結(jié)構(gòu)化環(huán)境和非結(jié)構(gòu)化環(huán)境。1)慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航是最基本

3、的導(dǎo)航方法之一。計算機器人組裝的光電編碼器、陀螺儀、機器人航線，估計機器人的當前位置和下一個目的地。2)磁導(dǎo)航(路徑地下埋地電纜，通過不同頻率的電流作為路徑信息流動)是當前自動誘導(dǎo)車(AGV)的主要導(dǎo)航方式。AGV是移動機器人之一，AGV也是自動化物流運輸系統(tǒng)靈活生產(chǎn)組織系統(tǒng)的核心設(shè)備。牙齒導(dǎo)航方法需要打開AGV工作路徑中深度10mm、寬度5mm的凹槽，然后埋好導(dǎo)線。導(dǎo)線中530 kHz的交流電流，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場。AGV安裝了兩個磁傳感器，它們檢測磁場強度，并引導(dǎo)車輛沿著埋設(shè)的路徑行駛。AGV缺乏靈活性，如果在原始路徑上放置障礙物，則無法執(zhí)行簡單的避障行為。3)視覺導(dǎo)航通常使用裝配了機器人

4、的照相機拍攝周圍環(huán)境的局部圖像，然后通過特征識別、距離估計等圖像處理技術(shù)計劃機器人定位和下一步動作。一些研究人員利用Fourier變換處理機器人的全方位圖像，將重要位置的圖像存儲為通過Fourier轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)作為機器人位置的參考點。此后，機器人拍攝的視頻經(jīng)過轉(zhuǎn)換后對比，可以知道機器人目前的位置。也有研究人員利用視覺技術(shù)解決計算機器人運動中的碰撞點，實現(xiàn)機器人局部路徑計劃。4)瀏覽傳感器數(shù)據(jù)一般機器人安裝了超聲波傳感器、紅外傳感器、接觸傳感器等非視覺傳感器。使用牙齒傳感器還可以進行機器人導(dǎo)航。研究人員將超聲波數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)結(jié)合起來，通過預(yù)先訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(神經(jīng))預(yù)測障礙物的可能位置，使機器人能夠

5、在動態(tài)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中自主導(dǎo)航。有研究人員將傳感器數(shù)據(jù)作為模糊推理系統(tǒng)的輸入，模糊系統(tǒng)可以為預(yù)先設(shè)定的成本函數(shù)之一創(chuàng)建更好的機器人動作。(阿爾伯特愛因斯坦，美國電視電視劇(Northern Exposure，Northern Exposure)，5)光學(xué)反射導(dǎo)航定位的一般光反射導(dǎo)航定位方法主要是使用激光或紅外傳感器測量距離。激光和紅外線都是利用光反射技術(shù)進行導(dǎo)航的。激光全球市場定位系統(tǒng)通常由激光旋轉(zhuǎn)機制、反射鏡、光電接收設(shè)備、數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備組成。操作時，激光通過旋轉(zhuǎn)鏡機構(gòu)向外發(fā)射，在掃描由反向反射器組成的合作公路標志時，反射光通過光電接收器作為檢測信號處理，啟動數(shù)據(jù)采集程序讀取旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的代碼

6、盤數(shù)據(jù)(目標的測量角度值)，然后通過通信傳送到父計算機執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。根據(jù)已知公路標志的位置和檢測到的信息，可以計算當前公路標志坐標系下傳感器的位置和方向，6)衛(wèi)星導(dǎo)航GPS GPS GPS將距離作為基本觀測測量，通過4個GPS衛(wèi)星同時偽距測量來計算用戶(接收器)的位置。機器人可以安裝衛(wèi)星信號接收裝置，無論是室內(nèi)還是室外，都可以定位自己的位置。GPS概述1 GPS是全局市場定位系統(tǒng)。簡而言之，這是覆蓋全世界的24個衛(wèi)星衛(wèi)星系統(tǒng)。牙齒系統(tǒng)允許您隨時在地球上的任意位置同時觀察四個衛(wèi)星，從而收集衛(wèi)星牙齒觀察點的經(jīng)緯度和高度，以便實現(xiàn)導(dǎo)航、定位、計時等功能。GPS概述2 Global Positioni

7、ng System(GPS)是20世紀70年代美國陸?？杖娐?lián)合開發(fā)的新一代宇宙衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由空間部分GPS星座三部分組成。地面控制部分地面監(jiān)視系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分GPS信號接收器。GPS配置：空間部分GPS的空間部分為24個工作衛(wèi)星，位于距離曲面20 200公里的上空，6個均勻分布軌道面(每個軌道面4個)，軌道傾斜角度為55。GPS組成：地面控制部分地面控制部分由1個主控站、5個全球監(jiān)測站和3個地面控制站組成。監(jiān)測站將獲得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)傳送到主站。主站從每個監(jiān)視站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計算衛(wèi)星軌道和時鐘參數(shù)值，然后將結(jié)果發(fā)送到三個地面控制站。地面控制站在各衛(wèi)星運行到上空時

8、，將牙齒導(dǎo)航數(shù)據(jù)和主控站指令注入衛(wèi)星。GPS配置：用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分，即GPS信號接收器。GPS接收器的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收器通常使用內(nèi)部和外部直流電源供應(yīng)設(shè)備。設(shè)定機艙電源供應(yīng)設(shè)備的目的是在更換外電源供應(yīng)設(shè)備時不要中斷持續(xù)觀察。使用機艙電源時，電池會自動充電。斷電后，內(nèi)部電池充當RAM內(nèi)存供電以防止數(shù)據(jù)丟失。定位技術(shù)，定位問題是指移動中的移動機器人如何確定自己的位置。正如我們找到路一樣，首先要知道自己在哪里，相對定位技術(shù)相對定位技術(shù)成本低，實現(xiàn)可能性高，對外部環(huán)境沒有特殊要求，但是定位誤差會隨著時間的推移繼續(xù)增加。通常，可以使用卡爾曼濾波方法進行改進，或通過各種傳感器

9、信息融合，獲得更精確的定位技術(shù)絕對定位系統(tǒng)。沒有累積誤差，但一般都很復(fù)雜，費用很高。計算每個采樣周期輪子移動距離的總和。優(yōu)點是短期精度好，價錢低，采樣率高。(2)慣性導(dǎo)航方法：使用陀螺儀和加速規(guī)。陀螺儀測量旋轉(zhuǎn)速度(角速度)，加速度計測量加速度。對時間分別做一次積分和二次積分，就可以得到偏移的距離和角度。相對定位技術(shù)的缺點：累積誤差嚴重，不適合長距離或長時間定位，可以與絕對定位技術(shù)相結(jié)合。絕對定位技術(shù)：(1) GPS)(2全局定位系統(tǒng))(2)定位：自然定位和人工定位(超聲波發(fā)射器、激光反射板等)陸標位置已知。(3)已知的基于地圖的市場定位：地圖匹配市場定位技術(shù)?；谧詸z測的周圍環(huán)境信息構(gòu)建本地

10、地圖后，匹配本地地圖和已知全局地圖。關(guān)鍵是地圖模型的建立和匹配算法。機器人使用光電編碼器1磁方向傳感器組合定位系統(tǒng)，如圖1所示。兩個光電編碼器分別安裝在兩個后軸上，可以實時記錄兩個車輪的行走距離，車身行走過程中的航線由磁導(dǎo)航傳感器測量。在車身周圍放置一組超聲波傳感器(12個)，以檢測工作區(qū)內(nèi)的各種故障T操作時，機器人在特定基點B (X)移動。y .)出發(fā)，沿著計劃的軌跡走。使用光電編碼器和磁導(dǎo)航傳感器測量機器人行走時的實時左右旋轉(zhuǎn)角度和航向，并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄牙齒數(shù)據(jù)。這樣可以單獨計算車身左右車輪在單位時間內(nèi)工作的距離SLSR。車身中心運行的距離為S=(SL SR )2，公式2隨時推算機器

11、人的位置和航線，與機器人的理論軌跡進行比較，得出機器人的實際位置和理論軌跡的偏差，調(diào)整航線進行補償。路徑計劃、移動自動機根據(jù)性能指標搜索從開始狀態(tài)到目標狀態(tài)的最佳或次要最佳非接觸路徑。靜態(tài)路由計劃動態(tài)路由計劃、靜態(tài)路由計劃、(1)靜態(tài)路由計劃：離線全局路由計劃，環(huán)境信息是完全已知的。可查看方法(V-Graph)、柵格方法(Grids)等?？刹榭捶椒ǖ暮诵乃枷胧且詸C器人需要達到的點為頂點，以點的連接為替代路徑，因此問題變成了圖片搜索問題。由于連接(也稱為弧)選擇方法不同，因此有一種方法將Voronoi圖形的邊用作弧，該圖形用連接每個障礙物頂點的直線、障礙物的切線表示弧，并創(chuàng)建障礙物頂點。使用Vo

12、ronoi方法可以使路徑盡可能遠離障礙物。柵格方法使用累加值表示柵格有障礙物的可能性。動態(tài)路徑計劃、動態(tài)路徑計劃：聯(lián)機本地路徑計劃、環(huán)境信息部分或完全未知。Artificial Potential Field(人工勢場方法):目標對計劃對象有吸引力，障礙對斥力、重力和斥力的合力通過機器人運動的加速力計算機器人的位置，控制機器人的移動方向。缺陷是有陷阱區(qū)域，在類似的障礙物群中無法識別路徑，在障礙物前振動，在狹窄的通道中搖晃。Fuzzy Logic Algorithm(模糊邏輯算法):人類的避障，經(jīng)驗的方法?；趥鞲衅鞯男畔?，通過模糊邏輯算法調(diào)查計劃的信息，完成本地路徑計劃。遺傳算法(Geneti

13、c Algorithm)。地圖貼圖、柵格貼圖(柵格地圖):將周圍環(huán)境顯示為一個柵格。如果有障礙物，則為1；否則為0。但是考慮到傳感器信號不是那么準確，現(xiàn)在普遍使用的不是傳感器信號返回到Certainty grid Map(確定性格子地圖)，然后直接轉(zhuǎn)換為0，1，而是概率值，表示牙齒gird有障礙物的可能性，如果多個傳感器讀數(shù)都在同一個Grid內(nèi)有障礙物，牙齒Grid的優(yōu)點是這樣可以避免傳感器錯誤。光柵地圖的優(yōu)點是比較準確，機器人周圍環(huán)境表達牙齒比較完整。但是，缺點是使用太多內(nèi)存，比較計算資源。尤其是處理速度和存儲容量都有限的微控制器。Topology Map(節(jié)點地圖):用點表示同一要素的環(huán)境

14、。典型的是中國地圖、上海市、北京市都用圓點來表示。這些地圖好處是節(jié)約資源。地圖()是節(jié)點圖，因此可以使用部分全局算法快速執(zhí)行在線全局計劃。缺點是缺乏對環(huán)境細節(jié)的描述。Hybrid(復(fù)合地圖):集成晶格地圖和節(jié)點地圖。局部顯示為晶格，全局顯示為節(jié)點。目前廣泛使用的地圖表示法。但是，這種表達方式包括格子地圖、節(jié)點地圖、智能導(dǎo)航算法、模糊算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法進化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效集成方法、(1)基于模糊邏輯的導(dǎo)航方法附樓等。想法是定義三個矢量(機器人前進方向矢量、機器人到目標方向矢量、機器人到障礙物方向矢量)，根據(jù)三個矢量的位置關(guān)系確定模糊規(guī)則庫配置，2)遺傳算法整體方案的原則是使用GP字

15、典處理數(shù)據(jù)。將定量數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為有關(guān)周圍環(huán)境的定性信息，識別結(jié)束后，使用基于delta規(guī)則的模糊規(guī)則進行推理，(3)構(gòu)建基于自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混合系統(tǒng)，實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)機器人導(dǎo)航，傳感器數(shù)據(jù)教育自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，環(huán)境的相關(guān)知識逐漸積累了用于機器人導(dǎo)航的雙層模糊推理系統(tǒng)，牙齒系統(tǒng)將傳感器數(shù)據(jù)作為輸入接收，并直接輸出機器人控制信號。4、基于行為的導(dǎo)航方法所謂基于行為的導(dǎo)航是分解復(fù)雜的導(dǎo)航功能，每個單元都有自己的感知器和執(zhí)行器功能，具有特定的檢測動作行為。機器人在不同的方案中刺激和執(zhí)行一個或一些功能模塊設(shè)備。(5)機器學(xué)習(xí)近10多年來，機器學(xué)習(xí)在機器人導(dǎo)航中也有廣泛的應(yīng)用。米蘭提出了連接主義的強化學(xué)習(xí)方

16、法。機器人通過幾次探索，就能獲得有效的導(dǎo)航策略。研究表明，引入強化學(xué)習(xí)方法后，機器人還能對傳感器未檢測到的障礙物做出反應(yīng)，對傳感器數(shù)據(jù)的噪音和外部干擾有盧峰。Arleo等對其在宇宙學(xué)習(xí)方法及機器人導(dǎo)航中的應(yīng)用進行了深入討論。自主飛行機器人導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計、自主飛行機器人導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計、自主飛行機器人系統(tǒng)是以微直升機模型為載體的復(fù)雜系統(tǒng)。在牙齒系統(tǒng)中，導(dǎo)航系統(tǒng)收集每個傳感器數(shù)據(jù)，以獲取機器人當前的飛行姿勢、空間位置和相應(yīng)的監(jiān)控信息?？刂颇K根據(jù)牙齒監(jiān)控信息指定的策略計算控制信號，實現(xiàn)飛行機器人的自主控制，在自主飛行機器人系統(tǒng)中。導(dǎo)航系統(tǒng)提供自主飛行機器人的飛行狀態(tài)信息，包括飛行的空間位置、高度、飛行姿

17、勢等。導(dǎo)航系統(tǒng)使用ARM控制器作為計算、控制核心，硬件配置包括三個方向傳感器、三個角度傳感器、指南針、GPS信號接收設(shè)備和激光高度測量設(shè)備。(1)加速度傳感器：將自主飛行機器人的飛行空間定義為直角坐標系，可以得到三個茄子方向。牙齒三個方向上設(shè)置的傳感器可以測量該方向上的直升機加速度值。本自主飛行機器人系統(tǒng)共有3個加速度傳感器，數(shù)據(jù)類型為模擬數(shù)據(jù)。牙齒系統(tǒng)的采樣周期為5毫秒。(2)角度旋轉(zhuǎn)傳感器：在自主飛行機器人飛行空間的直角坐標系中，每三個方向都有角度旋轉(zhuǎn)傳感器。它可以得到各方面向上的角加速度和旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)值。自主飛行機器人有三個相同的角度旋轉(zhuǎn)傳感器，負責測量每個軸的角加速度和旋轉(zhuǎn)角度。信號類型為A/D數(shù)據(jù)，采樣周期5毫秒。(3)指南針提供了自主飛行機器人在地坐標系x，y方向的絕對值，并與角度旋轉(zhuǎn)傳感器相結(jié)合，可以測量機器人的飛行方向。指南針通過串行端口連接到母控制器。(4)激光高度測量設(shè)備完成自主飛