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【深度】在实现自主导航之前 移动机器人都有哪些避障方法?

导读: 移动机器人是机器人的重要研究领域,移动机器人智能的一个重要标志就是自主导航,而实现机器人自主导航有个基本要求——避障。那么在实现自主导航之前 移动机器人都有哪些避障方法?

  移动机器人是机器人的重要研究领域,人们很早就开始移动机器人的研究。

  世界上第一台真正意义上的移动机器人是斯坦福研究院(SRI)的人工智能中心于1966年到1972年研制的,名叫Shakey,它装备了电视摄像机、三角测距仪、碰撞传感器、驱动电机以及编码器,并通过无线通讯系统由二台计算机控制,可以进行简单的自主导航。Shakey的研制过程中还诞生了两种经典的导航算法:A*算法(the Asearch algorithm)和可视图法(the visibility graphmethod)。

  虽然Shakey只能解决简单的感知、运动规划和控制问题,但它却是当时将AI应用于机器人的最为成功的研究平台,它证实了许多通常属于人工智能(Aritificial Intelligence,AI)领域的严肃的科学结论。从20世纪70年代末开始,随着计算机的应用和传感技术的发展,以及新的机器人导航算法的不断推出,移动机器人研究开始进入快车道。

  

  移动机器人智能的一个重要标志就是自主导航,而实现机器人自主导航有个基本要求——避障。下面让我们来了解一下移动机器人的避障,避障是指移动机器人根据采集的障碍物的状态信息,在行走过程中通过传感器感知到妨碍其通行的静态和动态物体时,按照一定的方法进行有效地避障,最后达到目标点。

  实现避障与导航的必要条件是环境感知,在未知或者是部分未知的环境下避障需要通过传感器获取周围环境信息,包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息,因此传感器技术在移动机器人避障中起着十分重要的作用。避障使用的传感器主要有超声传感器、视觉传感器、红外传感器、激光传感器等。

  移动机器人避障常用的传感器

  1、激光传感器

  激光测距传感器利用激光来测量到被测物体的距离或者被测物体的位移等参数。

  比较常用的测距方法是由脉冲激光器发出持续时间极短的脉冲激光,经过待测距离后射到被测目标,回波返回,由光电探测器接收。根据主波信号和回波信号之间的间隔,即激光脉冲从激光器到被测目标之间的往返时间,就可以算出待测目标的距离。

  由于光速很快,使得在测小距离时光束往返时间极短,因此这种方法不适合测量精度要求很高的(亚毫米级别)距离,一般若要求精度非常高,常用三角法、相位法等方法测量。

  

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