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机器人系统中 自主导航是一项核心技术

2016-09-16 00:10
老猫
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  3、GPS全球定位系统

  如今,在智能机器人的导航定位技术应用中,一般采用伪距差分动态定位法,用基准接收机和动态接收机共同观测4颗GPS卫星,按照一定的算法即可求出某时某刻机器人的三维位置坐标。差分动态定位消除了星钟误差,对于在距离基准站1000km的用户,可以消除星钟误差和对流层引起的误差,因而可以显著提高动态定位精度。

  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导航存在定位精度比较低、可靠性不高的问题,所以在机器人的导航应用中通常还辅以磁罗盘、光码盘和GPS的数据进行导航。另外,GPS导航系统也不适应用在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。

  4、超声波导航定位

  超声波导航定位的工作原理也与激光和红外类似,通常是由超声波传感器的发射探头发射出超声波,超声波在介质中遇到障碍物而返回到接收装置。通过接收自身发射的超声波反射信号,根据超声波发出及回波接收时间差及传播速度,计算出传播距离S,就能得到障碍物到机器人的距离,即有公式:S=Tv/2式中,T—超声波发射和接收的时间差;v—超声波在介质中传播的波速。

  当然,也有不少移动机器人导航定位中用到的是分开的发射和接收装置,在环境地图中布置多个接收装置,而在移动机器人上安装发射探头。

  在移动机器人的导航定位中,因为超声波传感器自身的缺陷,如:镜面反射、有限的波束角等,给充分获得周边环境信息造成了困难,因此,通常采用多传感器组成的超声波传感系统,建立相应的环境模型,通过串行通信把传感器采集到的信息传递给移动机器人的控制系统,控制系统再根据采集的信号和建立的数学模型采取一定的算法进行对应数据处理便可以得到机器人的位置环境信息。

  由于超声波传感器具有成本低廉、采集信息速率快、距离分辨率高等优点,长期以来被广泛地应用到移动机器人的导航定位中。而且它采集环境信息时不需要复杂的图像配备技术,因此测距速度快、实时性好。同时,超声波传感器也不易受到如天气条件、环境光照及障碍物阴影、表面粗糙度等外界环境条件的影响。超声波进行导航定位已经被广泛应用到各种移动机器人的感知系统中。

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