移动机器人空间定位技术综述

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1、-学院：自动化学院专业：控制科学与工程学号：S20121057姓名：彭红时间：2012.10.30.---引言：1一、移动机器人的分类1二、移动机器人技术的主要研究方向22.1动机器人的坐标定位22.2仿生学和类人机器人机构与能源方面的研究22.3网络机器人32.4多机器人系统32.5特种机器人32.6多传感器信息融合方面的研究4三、移动机器人常用的定位技术43.1基于航迹推算的定位技术43.2基于信号灯的定位方法43.3基于地图的定位方法53.4基于路标的定位方法53.5基于视觉的定位方法63.6移动机器人听觉定位技术7结束语8参考

2、文献8.---引言：移动机器人的研究始于60年代末期。斯坦福研究院(SRI)的NilsNilssen和CharlesRosen等人，在1966年至1972年中研造出了取名Shakey的自主移动机器人。目的是研究应用人工智能技术，在复杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制。与此同时，最早的操作式步行机器人也研制成功，从而开始了机器人步行机构方面的研究，以解决机器人在不平整地域内的运动问题，设计并研制出了多足步行机器人。其中最著名是名为GeneralElectricQuadruped的步行机器人。70年代末，随着计算机的应用和传感技术的

3、发展，移动机器人研究又出现了新的高潮。特别是在80年代中期，设计和制造机器人的浪潮席卷全世界。一大批世界著名的公司开始研制移动机器人平台，这些移动机器人主要作为大学实验室及研究机构的移动机器人实验平台，从而促进了移动机器人学多种研究方向的出现。90年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术，高适应性的移动机器人控制技术，真实环境下的规划技术为标志，开展了移动机器人更高层次的研究。移动机器人在运动过程中要碰到并且解决如下三个问题：(1)我(机器人)现在何处?(2)我要往何处走?(3)我要如何到达该处?其中第一个问题是其导航系统

4、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。现有的移动机器人定位传感器种类很多，如里程计、陀螺、罗盘、摄像头、激光雷达等。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。一、移动机器人的分类移动机器人从工作环境来分，可分为室内移动机器人和室外移动机器人；按移动方式来分：轮式移动机器人、步行移动机器人、蛇形机器人、履带式移动机器人、爬行机器人等；按控制体系结构来分：功能式(水平式)结构机器人、行为式(垂直式)结构机器人和混合式机器人；按功能和用途来分：医疗机器人、军用机

5、器人、助残机器人、清洁机器人等。按作业空间来分：陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机和空间机器人。.---图1.清洁机器人二、移动机器人技术的主要研究方向2.1动机器人的坐标定位动机器人的坐标定位是实现机器人自主行走，姿态控制，轨迹跟踪等各种任务的前提。机器人必须准确地知道自己的坐标位置及姿态参数才能正确准确的执行命令。因此，定位问题是移动机器人研究中的关键问题之一。无论是单个移动机器人还是多个移动机器人系统，定位始终是一项难题。在完全未知或部分未知环境下，基于自然路标导航与定位技术以及视觉导航中路标的识别和图像处理的快速算法的研究，

6、并通过专用数字信号处理器(DSP)的开发与研制，可以为导航与定位提供突破性进展。2.2仿生学和类人机器人机构与能源方面的研究日本本田公司的HondaP3步行机器人虽然代表着当今世界类机器人的最高水平，但仍存在供能时间短、行走缓慢和语音功能不完善等方面的问题。P3机器人目前采用的镍锌电池只能供给25分钟的电量，电池的体积、重量与其蓄电容量相比，庞大而笨重，远不能满足未来服务步行机器人的工作时间要求。需研制适用于移动机器人携带的蓄电容量大且体积小、重量轻的蓄电池，以解决可携带能源问题；类人机器人的语音功能远未达到未来同人类共存与合作所应具

7、备的语音功能，需要在语音信号特征提取和模式匹配、抗噪声以及语音识别器的词汇量扩充等方面，进行探讨；类人机器人的行走速度同人类的行走乃至奔跑速度还有较大差距。需要研制体积小、重量轻驱动力大的驱动系统和完善行走机构来近似人类的肌肉和骨骼；同时，研究自然界各种生物的觅食、定位及路径跟踪等生态策略，将人类所不及的生物特长赋予机器人，.---研制如机器蛇、机器狗和机器鱼等各种仿生机器人。图2.日本本田公司的P3机器人2.3网络机器人随着计算机网络的扩展延伸，网络技术的发展完善，通过计算机网络遥控机器人，为人机交互技术、监控技术、远程操作技术和图

8、像与控制命令的网络传输及并发多进程数据通讯等通讯技术2.4多机器人系统目前多机器人系统的研究尚处于理论研究阶段，对于多机器人系统体系结构与协作机制、信息交互以及冲突消除等方面将是多机器人系统的进一步研究方向。技术上提出了