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1、2001年第3期《机器人技术与应用》移动机器人的发展现状及其趋势◆徐国华谭民中科院自动化研究所—、引言1995),以及后来的空间机器人计划;日本通产省组织机器人的应用越来越广泛,几乎渗透到所有领域。的极限环境下作业的机器人计划;欧洲尤里卡中的机移动机器人是机器人学中的一个重要分支。早在60年器人计划等。代,就已经开始了关于移动机器人的研究。关于移动机初期的研究,主要从学术角度研究室外机器人的器人的研究涉及许多方面,首先,要考虑移动方式,可以体系结构和信息处理,并建立实验系统进行验证。虽然是轮式的、履带式、腿式的,对于水下机器人,则是推进由于80年代对机器
2、人的智能行为期望过高,导致室外器。其次,必须考虑驱动器的控制,以使机器人达到期望机器人的研究未达到预期的效果,但却带动了相关技的行为。第三,必须考虑导航或路径规划,对于后者,有术的发展,为探讨人类研制智能机器人的途径积累了更多的方面要考虑,如传感融合,特征提取,避碰及环经验,同时,也推动了其它国家对移动机器人的研究与境映射。因此,移动机器人是一个集环境感知、动态决策开发。进入90年代,随着技术的进步,移动机器人开始与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系在更现实的基础上,开拓各个应用领域,向实用化进军。统。对移动机器人的研究,提出了许多新的或挑战性
3、的由美国NASA资助研制的“丹蒂II”八足行走机器理论与工程技术课题,引起越来越多的专家学者和工程人,是一个能提供对高移动性机器人运动的了解和远技术人员的兴趣,更由于它在军事侦察、扫雷排险、防核程机器人探险的行走机器人。它与其他机器人,如化污染等危险与恶劣环境以及民用中的物料搬运上具NavLab,不同之处是它于1994年在斯珀火山的火山口有广阔的应用前景,使得对它的研究在世界各国受到普中进行了成功的演示,虽然在返回时,在一陡峭的、泥泞遍关注。的路上,失去了稳定性,倒向了一边,但作为指定的探险二、移动机器人发展现状任务早己完成。其它机器人在整个运动过程中,
4、都需要从移动方式上看,移动机器人可分为轮式、履带式、人参与或支持。丹蒂计划的主要目标是为实现在充满腿式(单腿式、双腿式和多腿式)和水下推进式。本文重点碎片的月球或其它星球的表面进行探索而提供一种机放在轮式、履带式机器人,对水下机器人和两足人形机器器人解决方案。人不做详细讨论。美国NASA研制的火星探测机器人索杰那于19971.国外移动机器人的发展概况年登上火星,这一事件向全世界进行了报道。为了在火星上进行长距离探险,又开始了新一代样机的研制,命1.1室外几种典型应用移动机器人名为Rocky7,并在Lavic湖的岩溶流上和干枯的湖床美国国家科学委员会曾预言
5、:“20世纪的核心武上进行了成功的实验。器是坦克,21世纪的核心武器是无人作战系统,其中德国研制了一种轮椅机器人,并在乌尔姆市中心2000年以后遥控地面无人作战系统将连续装备部队,车站的客流高峰期的环境和1998年汉诺威工业商品并走向战场”。为此,从80年代开始,美国国防高级研博览会的展览大厅环境中进行了实地现场表演。该轮究计划局(DARPA)专门立项,制定了地面天人作战平椅机器人在公共场所拥挤的、有大量乘客的环境中,进台的战略计划。从此,在全世界掀开了全面研究室外移行了超过36个小时的考验,所表现出的性能是其它现动机器人的序幕,如DARPA的“战略计算
6、机”计划中的存的轮椅机器人或移动机器人所不可比的。这种轮椅自主地面车辆(ALV)计划(1983—1990),能源部制订的机器人是在一个商业轮椅的基础上实现的。为期10年的机器人和智能系统计划(RIPS)(1986—·7·2001年第3期《机器人技术与应用》国外还研制了一种独轮机器人,它与具有静态稳◇基于感知和行为的直接关系,为了达到系统的定性的多轮移动机器人相比,具有很好的动态稳定性,一个期望状态,机器人的任务就是将已有的信息映射对姿态干扰的不敏感性,高可操作性,低的滚动阻力,到受其管理的控制参数上。跌倒的恢复能力和水陆两用性。这是运动性的一种新◇环境提
7、供足够的信息以使产生自适应行为成为概念。可能。1.2高完整性机器人◇因为机器人在环境中,因此环境不必在机器人没有一个系统可以做到100%可靠。一个可靠机之中。也就是说,无需一个中心模型,但要留出空间用器人是指它一直正常地工作。一个高完整性机器人则于具体任务记忆和学习。时刻监视自己的行为,一旦发现异常,立即停止运转。1.6多机器人系统因此,一个高完整性机器人并不一定要连续工作,但工美国DARPA的战术移动机器人计划,是一个4年作时,一定是正确的。研究计划,于1998年开始。分两阶段进行:技术开发和1.3遥控移动机器人系统设计。技术开发包括三个方面:机器感知
8、、半自主对机器自主性的挑战来自要求完成的任务和高操作和机器人运动。目的是研究和开
