智能机器人导航控制技术综述-

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1、智能移动机器人导航控制技术综述*李成进1，王芳2（1海军驻昆明地区军事代表办事处，云南昆明,2航天科工智能机器人有限责任公司，北京100074）摘要：智能移动机器人在制造业、服务业、军事、星际探测等领域获得了广泛的应用，导航是智能移动机器人实现自主控制需要解决的重要问题。对不同领域智能移动机器人导航技术发展现状进行了调研。针对环境感知与建模、定位和路径规划等机器人导航控制关键技术，深入分析了其实现方法。在此基础上归纳出智能移动机器人导航控制未来的发展趋势。关键词：智能移动机器人；导航；环境感知；定位；路径规划中图分类号：TP24

2、2文献标识码：A文章编号：ReviewofnavigationcontroltechnologyofintelligentmobilerobotLiCheng-jing1,WANGFang2（1NavyMilitaryRepresentativeOfficeInKunmingArea,Kunming,China,2AerospaceScience&IndustryIntelligentRobotCompanyLimited，Beijing100074，China）Abstract：Intelligentmobilerobotis

3、widelyusedintheareasofmanufacturing,serviceindustry,militaryandinterplanetaryexploration.Navigationisoneoftheprimaryproblemsofautonomouscontrolofintelligentmobilerobot.Inthispaper,itwasinvestigatedthecurrentstatusofthenavigationtechnologyofintelligentmobilerobotsinva

4、riousareas.Theapproachesofcrucialpointsofnavigationcontrol,whichincludeenvironmentalperceptionandmapping,localizationandpathplanning,weredeeplyanalyzed.Basedonaboveallthetrendsofnavigationcontrolofintelligentmobilerobotissummarized.Keywords:Intelligentmobilerobot;Nav

5、igation;Environmentalperception;localization;Pathplanning0引言20世纪90年代，以计算机技术、微电子技术、信息技术、网络技术等为标志的现代科技革命进入快速发展阶段，成为促进机器人技术发展的内在推动力，机器人技术得到了飞速发展。智能移动机器人是能够依靠自身携带的传感器感知理解外界环境，根据任务需要实时决策，进行闭环控制，以自主或半自主方式进行作业，在已知或未知环境中具有一定自我学习和适应能力的新型机器人。目前，智能移动机器人在制造业、服务业、军事、星际探测等领域获得了广泛的

6、应用，并将对未来科技的发展以及人类生活方式产生深远的影响。“导航”是智能移动机器人实现自主控制需要解决的重要问题，是指移动机器人通过传感器和学习，感知环境和本身状态，实现有障碍环境中指向目标自主运动的过程。1智能移动机器人发展现状以美国、德国、日本等为代表的机器人技术发达国家对机器人自主导航技术开展了较为深入的研究，目前已取得了一些成果，具有自主导航功能的机器人在工业、服务、外星探测、军事等领域获得了不同程度的应用。移动机器人最成功的应用是在机场、码头、工厂中实现物流自动化的自动导引车——AGV，如图1a)所示。AGV一般配备车

7、载计算机、通讯装置和物料装卸装置，随着科技的发展，整机复杂性和自动化程度都大大提高。常用的导航方式有视觉导引、磁导引、电磁导引和惯性导引等[1,2]。在电力、煤矿等领域可采用智能移动机器人代替人工完成危险作业，或枯燥的重复作业。如，卡内基梅隆大学机器人研究中心所开发的Groundhog全自主矿井探测机器人可用于探测井下环境，精确绘制井下立体地图[3]，如图1b)所示。在我国变电站自动巡检机器人已获得了初步应用。目前变电站巡检机器人以磁道导航为主，典型产品为如图1c)所示山东电科院研制的巡检机器人。外星探索是自主移动机器人的一个重

8、要应用方向。从20世纪60年代开始，NASA就开始着手研制火星探索用的机器人，以便在火星上软着陆后进行移动并收集火星表面生态数据。自1997年机器人索杰纳的火星之旅取得成功后，“勇气”号、“机遇”号、“好奇”号等机器人（如图1d）所示）相继开始了火星探测工作，具