机器人定位技术

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1、机器人定位技术摘要：定位是确定机器人在其工作环境中所处位置的过程。本文根据定位方式和传感器的不同，把定位技术分为四大类，即航迹推算、信号灯定位、基于地图的定位、基于视觉的定位，并给出了各类定位技术的主体思想及其中的关键技术。并详细分析了了基于视觉的定位和航迹推演的定位方法。具有较高的参高价值。关键词：移动机器人；传感器；定位技术；视觉；Abstract:positioningistoidentifytherobotintheprocessofthelocationintheworkenvironment.Inthispaper,dependingonth

2、epositioningmethodandthesensor,thepositioningtechnologyisdividedintofourcategories,namelydeadreckoning,theorientationoflight,basedonthemap,basedonvisualpositioning,andprovidesallkindsofthemainideaofpositioningtechnology,andthekeytechnology.Anddetailedanalysisofpositioningmethodba

3、sedonvisualorientationandtrackisdeduced.Withhigherandhighervalue.Keywords:mobilerobot,Thesensor,locationtechnology，Visual引言机器人在运动过程中会碰到并解决以下三个问题叭（1）我（机器人）现在何处？（2）我要往何处走？（3）我如何到达该处？其中第一个问题是其导航系统总的定位及其跟踪问题，第二、三个是导航系统的路径规划问题。移动机器人定位技术的任务就是解决上面的第一个问题。定位问题是移动机器人领域内一个最重要的内容［2］。最开始只是基于记

4、录机器人运动的内部传感器进行航位推算，后来利用各种外部传感器，通过对环境特征的观测计算机器人相对于整个环境的位置和方向。直到今天，形成了融合内、外部传感器的机器人定位方法［3］。现有的移动机器人定位传感器种类很多，主要分为两种：基于机器人内部所用的传感器，如里程计、陀螺、罗盘、摄像头、激光雷达等和基于机器人外部所用的传感器，如摄像头、激光雷达，超声波。而大多数的移动机器人安装了不只一种用于定位的传感器。不同的传感器组合，采用不同的定位手段，都可以被移动机器人用來定位。现在的定位技术主要有：航迹推算、信号灯定位，基于地图的定位、路标定位、基于视觉的定位等。

5、1移动机器人常用的定位技术1.1基于航迹推算的定位技术航迹推算H（DeadReckoning简称DR）是一种使用最广泛的定位手段。不需要外部传感器信息来实现对车辆位置和方向的估计，并且能够提供很高的短期定位精度。航迹推算定位技术的关键是要能测量出移动机器人单位时间间隔走过的距离，以及在这段时间内移动机器人航向的变化。根据传感器的不同，主要有基于惯性传感器的航迹推算定位方法以及基于码盘的航迹推算定位方法。利用陀螺和加速度计分别测景出旋转率和加速率，在对测景结果进行积分，从而求解出移动机器人移动的距离以及航向的变化，再根据航迹推算的基本算法，求得移动机器人的

6、位置以及姿态，这就是基于惯性器件的航迹推算定位方法。这种方法具有自包含优点，即无需外部参考。然而，随时间有漂移，积分之后，任何小的常数误差都会无限增长。因此，惯性传感器对于长时间的精确定位是不适合的。航迹推算定位技术常用码盘进行位置和姿态的估算。同样也具有航迹推算的共同特点，即是一种自包含的定位方法，方法简单、成本低并且容易实时完成。其原理如图1所7K。(x(o)>y(o))图1航迹推演算法的原理其推到的一般方程为：x{k)=x{k-1)4-_1)+5/■(女_12*cos(p(/s—1))y(k)=y{k—1)+~•(女~—*sin(^(Z:-l))b

7、其中：x㈨，yW,时o为车辆在蹁时刻的位置以及方向，从K-D,分别为车辆右轮和左轮在k-1时刻到k时刻时间间隔所走过的距离，b为车辆的轮距。1.2基于信号灯的定位方法信号灯定位系统是船只和飞行器普遍的导航定位手段。基于信号灯的定位系统依赖一组安装在环境中匕知的信号灯。在移动机器人上安装传感器，对信号灯进行观测。用于环境观测的传感器有很多种，可以是主动的信号，比如主动视觉、超声波、激光雷达［5］、毫米波雷达收发器，也可以是被动的信号，比如GPS、被动视觉。信号灯经过很短的处理过程能够提供稳定、精确的位置信息。虽然这种定位方法提供很高的采样率以及极高的稳定性

8、，但是安装和维护信标花费很高。信号灯定位方式中主要有两种实现技术：三边测量技术和