基于概率論的機器人避障方案規劃

岳仍瑞

（長治學院 山西 長治 046011）

1 引言

就目前而言，雖然社會經濟以及科學技術得到了比較好的發展，但是由于在智能化技術方面發展還存在很多缺陷，對機器人的設計和開發就難免會存在一些問題。目前很多機器人內部結構中的傳感器數量是比較多的，但是傳感器技術的實現需要很多專業的技術，這種情況下就導致很多機器人內部傳感器在運行的過程中存在誤差，比如機器人內部的慣導傳感器誤差比較大的情況下，機器人的運行軌跡就會發生很大的變化，不能夠保證機器人的安全穩定運行。另外，在對目前機器人的避障方案進行規劃的過程中會使用到概率論知識，通過對概率論知識的使用能夠在一定程度上提高機器人的避障效率，使得機器人能夠更加安全穩定的運行。

2 概率論在機器人技術中的應用

機器人避障的過程就是這樣的：旋轉臂一接觸到障礙物的時候，就會產生相應的摩擦力，那么接下來就是受到地面摩擦力，這個環節里面，機器人會受到摩擦力的推動作用，然后這個推動作用就會使得旋轉臂不是主動地轉一下，轉到一定的可以滿足受力平衡的角度，然后就會使得機器人發生形貌上的變換，然后一部分的動力驅動器就會使得履帶與障礙物之間的摩擦力發生，并隨著角度的變化而變化，那么這個摩擦力的實際效果就是使得機器人受到一個摩擦推力，然后機器人就不斷地向上爬，使得機器人的重心不斷地向上升高爬升，就這樣就可以不斷地向前前進[1]。當機器人向前前進的時候，重心不斷上升，然后重心就總會超過臺階的前腳線的位置，然后這個時候重力提供的所有的翻轉力矩就會加速機器人避障的過程，使機器人翻越到障礙物的上表面，也就是我們所說的避障。

雖然目前社會生活中以及實驗室中的機器人都能夠很好地避開障礙物，但是這是需要一定的技術基礎的。其中概率論知識在機器人避障中的應用就比較多，概率論知識中的概率模型檢驗技術在機器人路徑規劃中的應用比較多，主要就是因為通過對概率論知識的應用能夠計算出機器人的運行軌跡，計算出機器人可能碰到障礙物的概率，然后利用定量分析的方式以及路徑軌跡分析的方式對機器人的運動軌跡進行分析，從而給機器人運動制定科學合理的避障方案，使得機器人在運行的過程中能夠成功避開障礙物，確保機器人自身的安全穩定運行[2]。

3 基于概率論的機器人避障方案設計與規劃

由于移動機器人作業環境的復雜性，在對機器人進行設計的過程中需要對機器人的路徑規劃技術進行改進[3]。近年來，人們在機器人領域取得了比較好的技術成果。比如遺傳算法、隨機樹等方法，通過對這些方法的應用可以使得機器人避開障礙物，但是效率并不是很高，會容易受到各種外界因素的影響?；谶@種情況下，相關技術人員就積極采用概率論知識，利用概率論知識中的數學模型以及概率模型對機器人的運行軌跡進行計算，然后給機器人的運行路徑設計出多種避障方案，并且合理地對這些避障方案進行規劃，使得機器人能夠成功避開障礙物，安全穩定地運行[4]。

與此同時，在對概率論知識進行應用的過程中需要對機器人的運行路線進行明確，合理地設計機器人的行動路徑地圖，然后將機器人運行環境轉化為大量采樣點的集合，通過對這個集合的分析設計出機器人的運行軌跡，并且對機器人避障方案進行合理的規劃[5]。更為突出的就是要利用概率論知識構建MDP 模型，利用這個模型來分析機器人的運行路徑，對機器人的運行路徑進行分析，探究可能存在的運行風險，設計合理的避障方案，并且對每一種避障方案進行規劃和實施，確保機器人能夠高效率通過每一個障礙物，確保機器人的高效運行[6]。

另外，在對概率論知識進行運用的過程中還應該注重外界環境因素的影響，比如可以構建馬爾科夫決策過程模型，利用這個模型將環境影響因素轉化為模型的遷移概率，使得機器人的運動變得更貼切實際，從而對其運行軌跡進行確保，之后確保機器人的避障方案得到有效實施[7]。

4 結語

綜上所述，目前機器人在運動的過程中使用到的各種數學知識是比較多的，其中概率論知識尤為重要，概率論不僅在機器人運行誤差方面有著很多的應用，而且在機器人避障方案設計中的應用也比較多。但是目前人們對概率論知識的應用力度還有限，而且概率論知識在機器人內部傳感器中的應用水平也難以得到提升。因此，在接下來，相關技術人員應該積極對概率論知識進行研究，充分利用概率論知識對機器人進行改造，使得概率論知識在機器人中的應用越來越廣泛，通過這樣的方式可以使得機器人的避障效率得到提升，而且也能夠在一定程度上促進機器人技術的發展。