智能移動機器人的技術(shù)現(xiàn)狀及展望

孫梅梅

隨著社會的不斷進步以及科技的不斷發(fā)展，智能移動機器人應(yīng)用到各個行業(yè)的發(fā)展中，據(jù)統(tǒng)計，其運動控制、路徑的規(guī)劃等應(yīng)用最為廣泛。可以說智能移動機器人已和我們的生活息息相關(guān)，但是人們對其的了解還少之甚少，基于此，在本文，筆者就從不同的方面對智能移動機器人技術(shù)進行分析，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對未來機器人的發(fā)展進行展望。筆者認為現(xiàn)階段的智能移動機器人的核心技術(shù)包括三方面：一是路徑規(guī)劃技術(shù)；二是導航技術(shù)以及多傳感器信息融合技術(shù)，未來的主要發(fā)展方向也有三：高智能機器人、情感機器人以及視覺導航機器人。

【關(guān)鍵詞】智能移動機器人 技術(shù)現(xiàn)狀 未來展望 整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 技術(shù)分析

對于移動機器人，我們可以將其看做為一個智能的機械裝置。人類通過輸入一定的指令，可以自動完成編排程序。它的主要工作是代替或幫助人類完成一些人類自生無法完成的工作。另外，移動機器人的組成包括很多系統(tǒng)，其主要功能有四個：

（1）動態(tài)策劃與決策；

（2）環(huán)境感知；

（3）行為執(zhí)行；

（4）操作。

它的發(fā)明是人類進步的標志性產(chǎn)物。

1 智能移動機器人的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

對于機器人的研究起源于上個世紀的六十年代，那時研究機器人的目的主要是對任務(wù)對象進行識別，之外還具有一定的智能功能：可以自主的完成推理，并對路徑進行規(guī)劃和控制，隨著科技的發(fā)展，科研人員對原有的設(shè)備，路線進行改造，優(yōu)化，并取得巨大的成就，現(xiàn)在的機器人相對研發(fā)伊始相比較更加智能。例如對環(huán)境具有一定的感知能力，之外，在人為的輸入指令后可以自主的進行任務(wù)的規(guī)劃和決策。對于一個獨立的智能移動機器人而言，它由分級結(jié)構(gòu)，反應(yīng)結(jié)構(gòu)以及慎思/反應(yīng)混和結(jié)構(gòu)三大系統(tǒng)共同組成。下面我們就細致的對各個結(jié)構(gòu)進行分析。

1.1 分級結(jié)構(gòu)

分層結(jié)構(gòu)對于反應(yīng)結(jié)構(gòu)和慎思/反應(yīng)混合結(jié)構(gòu)相比較，為最基本的機構(gòu)系統(tǒng)，在機器人研發(fā)伊始，其功能較為單一，工作人員進行優(yōu)化，其功能不斷的增加，其即為最為基本并使用最長的結(jié)構(gòu)，它占據(jù)很大的優(yōu)勢：可以智能的將感知、策劃執(zhí)行進行分序；但是其也存在一定的缺陷：分序需要很長的時間，反應(yīng)速度也有待提高。

1.2 反應(yīng)結(jié)構(gòu)

反應(yīng)結(jié)構(gòu)的功能更為強大，它可以同時操作操作功能和執(zhí)行功能，一方面，兩者同時操作，運行時間也相對較快，使智能機器人的工作效率大大增加，另一方面；由于減少了結(jié)構(gòu)規(guī)劃的部分，因而在對路徑進行規(guī)劃方面還有很多不足之處。

1.3 慎思/反應(yīng)混和結(jié)構(gòu)

對于慎思/反應(yīng)混合結(jié)構(gòu)而言，既可以說其是一個獨立的系統(tǒng)，因為其在功能上比反應(yīng)結(jié)構(gòu)更強大，利用更為先進的異步處理技術(shù)對其進行處理，獨立自主的執(zhí)行任務(wù)；也可以說是反應(yīng)結(jié)構(gòu)的分支；因為這一系統(tǒng)是對反應(yīng)結(jié)構(gòu)的改革和創(chuàng)新。

2 智能移動機器人技術(shù)中占主導位置的技術(shù)分析

對于占主導位置的技術(shù)，在本文，筆者從導航技術(shù)、路徑規(guī)劃以及多傳感信息融合技術(shù)等三個方面進行分析。

2.1 導航技術(shù)

導航技術(shù)可以說是移動機器人的核心技術(shù)之一，它主要是應(yīng)用于機器人的躲避障礙物的運動。其工作原理是機器人利用傳感器對環(huán)境進行感知，進而對周圍環(huán)境有所了解，對障礙物進行判斷，并通過自身的處理從而達到躲避障礙物的目的。這一技術(shù)發(fā)展的較為成熟，在機器人技術(shù)中廣泛應(yīng)用，并進一步的拓展：進而發(fā)展了很多種導航模具：現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的有GPS導航、磁導航以及視覺導航等三種導航。

2.2 路徑規(guī)劃技術(shù)

所謂的路徑規(guī)劃技術(shù)，通俗的講，就是在多條路徑中選擇一條最好的路徑。這一技術(shù)的“年齡”和機器人研究的“年齡”相差無幾，其起源于上個世紀七十年代。對于路徑的規(guī)劃根據(jù)機器人智能的程度分為兩種，一種是智能程度較高的機器人，已知全局路徑進而選擇最佳途徑，一種是智能程度較低，已知路徑的局部。兩種路徑規(guī)劃技術(shù)應(yīng)用于不同的用途。

2.3 多傳感器信息融合技術(shù)

多傳感器信息融合技術(shù)的發(fā)展的時間相對較短，開始研究這種技術(shù)是二十世紀八十年代，雖然研究時間較短，但是其也機器人的核心技術(shù)之一。所謂的信息融合，是指不同環(huán)境下傳感器掌握的環(huán)境信息進行融合處理之后，進而將不同的環(huán)境在顯示屏上顯示。不同的環(huán)境信息具有冗長性，繁雜性，經(jīng)過傳感器的處理，將信息進行及時有效的融合，并能夠精準的反應(yīng)出環(huán)境的特點。

3 智能移動機器人技術(shù)的展望

3.1 高智能機器人

所謂的高智能機器人，就是具備人類基本感情的機器人。其是未來機器人發(fā)展的主要方向，但是現(xiàn)階段這一目標還不能實現(xiàn)，對于移動智能機器人的研究還處于基礎(chǔ)階段。要想研制出高智能機器人，應(yīng)對“智能”二字有充分的理解。只有徹底，全面的理解智能，才能創(chuàng)造出新型高端的類人智能機器人。

3.2 情感機器人

感情機器人比高智能機器人更先進，該類機器人可以在有基本感情的基礎(chǔ)上進而對感情做更近一步的思考和理解。是機器人研究的最高境界。之外就是視覺導航機器人。

4 結(jié)束語

綜上所述，智能機器人的研制不是某一項技術(shù)就可以完成的，它涉及到眾多的領(lǐng)域，例如像計算機工程、傳感器，之外，其也有較為廣闊的應(yīng)用前景。但是現(xiàn)階段其還在研發(fā)初期，有關(guān)科研部門應(yīng)對其加大投入。在本文，筆者首先介紹了智能移動機器人的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，之后又對智能移動機器人技術(shù)中占主導位置的技術(shù)分析，最后對未來研發(fā)智能移動機器人技術(shù)進行展望，以上便構(gòu)成筆者在本文所闡述的論點，以期為讀者，相關(guān)工作者提供者提供幫助。

參考文獻

[1]王宏昊，房國志，王旭峰，孫慧.在電子實習中引入智能移動機器人平臺[J].黑龍江科技信息，2011（36）.

[2]李榮華，褚金奎，許長嵐，李慶瀛.微導航傳感器智能移動機器人平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].傳感器與微系統(tǒng)，2008（10）.

[3]張萬緒，趙陳威，張雅愛，盧恩超，卓強輝.基于視覺的智能移動機器人的運動目標檢測與跟蹤[J].西北大學學報（自然科學版），2012（03）.

作者單位

山東電子職業(yè)技術(shù)學院計算機科學與技術(shù)系 山東省濟南市 250200