移動機器人關鍵技術分析

魏全盛++丁莉英

摘 要：移動機器人是機器人領域的重要研究對象，具有十分廣闊的發展前景。本文從多信息融合、引導技術、通訊技術以及自動充電技術四方面對移動機器人的關鍵技術進行介紹分析。

關鍵詞：移動 機器人 引導 通訊

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0025-01

移動機器人作為一種新型的機器人在當前生產、生活、科學研究和空間探測中的應用越來越廣泛，在某些場合和環境中正在代替人發揮著日益重要的作用。下面簡要介紹移動機器人的發展現狀及其關鍵技術。

1 智能機器人的多信息融合

多傳感器信息融合的基本原理就是充分利用多個傳感器資源，將這些資源在空間或時間上的冗余或互補信息按照特定算法進行計算，得到融合后的一致性信息。利用融合后的信息進行移動機器人控制更人性化、更方便。移動機器人在運動進程中，始終要感知四周的靜態，動態情況信息，和本身狀況信息，如位置、姿態、速率和體系內部狀況等。因此，機器人通常裝有如視覺、聲納、紅外、光敏、雷達等等多種傳感器。多傳感器收集的數據具備冗余性和互補性，可以擴大時間和空間上的觀察規模，加強數據的可信任度和體系的分辯本領，這對增強系統體系的魯棒性和可靠性是非常重要的。

多傳感器信息融合的方法有：經典推理法（加權平均法）、卡爾曼濾波法、貝葉斯估計法、Dempster Sharer征據推理法、另外還有聚類分析法、產生式規則法模糊集合理論、神經網絡方法，粗集理論、小波分析理論、專家系統等。

2 移動機器人的引導技術

目前移動機器人的成熟產品中，自動導引車是使用最為廣泛的。自動導引車中具有充電電池盒自動導引裝置。在內置程序及導引裝置的作用下，自動導引車可以不借助人力幫助自動抵達指定位置。隨著工作要求的花樣繁多以及科學技術的不斷創新，移動機器人的引導技術也在不斷更新。當前移動機器人人常用導引方法有：電磁導引、光學反射導引、視覺導引等。此外還有利用慣性導航技術、GPS 定位技術、電子羅盤等技術的導引方法。每種導引技術都有自己優缺點。但是隨著技術不斷發展以及移動機器人越來越廣泛的應用，視覺導引技術成為移動機器人研究的重點方向。

3 移動機器人的人機通訊技術

當今機器人遠程控制體系的成長特色不是一味要求全自治體系，而是致力于操作者與機器人的人機交互，即遙控加局部自立體系組成完全的監控遙控操作體系，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。為此，可以將遠程控制技術與機器人相結合，實現對機器人的遠程操作。如此也可以提高機器人的智能化水平，，達到共同解決問題的目的。目前比較成熟的通信方案是，移動機器人通過無線通訊系統就近接入到internet中，然后通過廣域網實現機器人的遠程人機交互。同時在接入點設置遠程傳輸以及本地監控層，就近的工作人員可以及時幫助機器人解決一些困難解決的問題，同時將信息實現遠程共享。

4 移動機器人的人自動充電技術

移動機器人都是用自身搭載的蓄電池供電，一段時間后，能量耗盡，就需要人工干預的方式充電。如果采用人工充電，這樣機器人就工作于一種非連續的環境。如果要實現機器人長期工作連續任務環境中，則需要機器人自我支持的機制。一旦開始運行，機器人就工作于連續任務環境，車體的停止，啟動都是由機器人自主完成。

機器人運行一段時間，需要補充能量，機器人行駛到充電區域，車載充電系統與地面充電系統實現對接后，開始充電，這個過程中機器監控電池狀態，主要是電池電壓，檢查是否為充滿電狀態，當充電結束后，機器人自動脫離充電系統，駛向工作區或者原地待命，開始正常工作。整個過程中實現全自動化、智能化、無需專人開管。

移動機器人自動充電方式主要分為接觸式充電和非接觸式充電，其中接觸式充電技術比較成熟，而非接觸式是一種更優秀的充電方式，未來的潛力更大，但是還有一些問題沒有解決，比如傳輸過程巨大的能量損耗等。

按照機器人與充電插座的連接方式，接觸式充電分為三類：上置式、側置式、下置式。一個機器人要想實現自動充電必須具備以下能力。

（1）可以檢測到什么時候需要充電。

（2）要能對充電座定位。

（3）到達指定充電區域需要導航支持。

（4）和充電座之間必須能夠實現自主的鏈接和脫離。

（5）需要確定充電插座的物理連接。

5 結論

本文對移動機器人設計過程中涉及的幾項關鍵技術進行簡要分析。隨著科研人員對移動機器人研究力度的不斷加大，未來幾年內移動機器人將越來越廣泛的出現在人們的視野中。

參考文獻

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