在实现自主导航之前,移动机器人都有哪些避障方法?

时间:2022-09-25作者:佚名

移动机器人是机器人的重要研究领域,人们很早就开始移动机器人的研究。

世jie shang第yi台真正意义上的移动机器人是斯坦福研究院(SRI)的人工智能中心于1966年到1972年研制的,名叫Shakey,它装备了电视摄像机、三角测距仪、碰撞传感器、驱动电机以及编码器,并通过无线通讯系统由二台计算机控制,可以进行简单的自主导航。Shakey的研制过程中还诞生了两种经典的导航算法:A*算法(the A* search algorithm)和可视图法(the visibility graph method)。

虽然Shakey只能解决简单的感知、运动规划和控制问题,但它却是当时将AI应用于机器人的zui为成功的研究平台,它证实了许多通常属于人工智能(Aritificial Intelligence, AI)领域的严肃的科学结论。从20世纪70年代末开始,随着计算机的应用和传感技术的发展,以及新的机器人导航算法的不断推出,移动机器人研究开始进入快车道。

移动机器人智能的一个重要标志就是自主导航,而实现机器人自主导航有个基本要求——避障。下面让我们来了解一下移动机器人的避障,避障是指移动机器人根据采集的障碍物的状态信息,在行走过程中通过传感器感知到妨碍其通行的静态和动态物体时,按照一定的方法进行有效地避障,后达到目标点。

实现避障与导航的必要条件是环境感知,在未知或者是部分未知的环境下避障需要通过传感器获取周围环境信息,包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息,因此传感器技术在移动机器人避障中起着十分重要的作用。避障使用的传感器主要有超声传感器、视觉传感器、红外传感器、激光传感器等。

移动机器人避障常用的传感器

1、激光传感器

激光测距传感器利用激光来测量到被测物体的距离或者被测物体的位移等参数。

比较常用的测距方法是由脉冲激光器发出持续时间极短的脉冲激光,经过待测距离后射到被测目标,回波返回,由光电探测器接收。根据主波信号和回波信号之间的间隔,即激光脉冲从激光器到被测目标之间的往返时间,就可以算出待测目标的距离。

由于光速很快,使得在测小距离时光束往返时间极短,因此这种方法不适合测量精度要求很高的(亚毫米级别)距离,一般若要求精度非常高,常用三角法、相位法等方法测量。

2、视觉传感器

视觉传感器的优点是探测范围广、获取信息丰富。

实际应用中常使用多个视觉传感器或者与其它传感器配合使用,通过一定的算法可以得到物体的形状、距离、速度等诸多信息。或是利用一个摄像机的序列图像来计算目标的距离和速度,还可采用SSD算法,根据一个镜头的运动图像来计算机器人与目标的相对位移。

但在图像处理中,边缘锐化、特征提取等图像处理方法计算量大,实时性差,对处理机要求高。且视觉测距法检测不能检测到玻璃等透明障碍物的存在,另外受视场光线强弱、烟雾的影响很大。

3、红外传感器

大多数红外传感器测距都是基于三角测量原理。

红外发射器按照一定的角度发射红外光束,当遇到物体以后,光束会反射回来,如图所示。反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后,会获得一个偏移值L,利用三角关系,在知道了发射角度α,偏移距L,中心矩X,以及滤镜的焦距f以后,传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。

红外传感器的优点是不受可见光影响,白天黑夜均可测量,角度灵敏度高、结构简单、价格较便宜,可以快速感知物体的存在,但测量时受环境影响很大,物体的颜色、方向、周围的光线都能导致测量误差,测量不够。

4、超声波传感器

超生波传感器检测距离原理是测出发出超声波至再检测到发出的超声波的时间差,同时根据声速计算出物体的距离。由于超声波在空气中的速度与温湿度有关,在比较的测量中,需把温湿度的变化和其它因素考虑进去。超声波传感器一般作用距离较短,普通的有效探测距离都在5-10m之间,但是会有一个小探测盲区,一般在几十毫米。由于超声传感器的成本低,实现方法简单,技术成熟,是移动机器人中常用的传感器。

相关阅读

玻璃精雕机在光电子器件制造中的精密加工技术探讨

  随着光电子技术的飞速发展,光电子器件的制造对加工精度和效率提出了更高要求。玻璃精雕机作为一种精密加工设备,在光电子器件制造中展现出的性能和潜力。   玻璃精雕机...
2024-07-03

优冈股份 TKV-2500 TKV-2500M 立式CNC车床

描述 TKV-2500 TKV-2500M 容量 最大限度。回转直径 2500 毫米(98.4 英寸) 最大限度。回转直径 2500 毫米(98.4 英寸) 滑枕至工作台距离 805-1805 毫米(31.6"-71") 785-1785 毫米(30.9"-70") 最大限...
2023-11-21
优冈股份 TKV-2500 TKV-2500M 立式CNC车床

VMC850立式加工中心:实现高效、精准加工的利器

在现代化制造领域中,高效、精准的加工设备是提升生产效率、保证产品质量的关键。VMC850立式加工中心以其优秀的性能和稳定的质量,成为了众多制造业企业选择的加工设备。 1.VMC...
2024-03-21

低压补偿元器件价格信息和参数解析

本文全面梳理低压配电系统核心补偿元器件,包括有源滤波模块(APF)、静止无功补偿模块(SVG)、低压串联电抗器的核心功能、技术参数、选型方案、价格信息及安装要求,为无功补偿与谐波...
2026-04-10
低压补偿元器件价格信息和参数解析

从精密到智能:数控立车在现代制造业的广泛应用

在现代制造业,随着科技的日新月异与全球制造业的转型升级,零件的加工精度、表面质量及生产效率被推向了新的高度。高精度零件加工的核心在于精密与数控的结合。通过采用闭环控...
2024-12-05
从精密到智能:数控立车在现代制造业的广泛应用

热销商品

德国进口雅马哈风力灭火机大功率手提森林灭火器落叶工地吹雪机汽

德国进口雅马哈风力灭火机是一款高效、可靠的森林灭火和清理设备。它拥有大功率风机,能够迅速吹散落叶、杂草和积雪,有效清理工地和森林地面。这款灭火机采用先进技...
¥ 692.5

3M自粘橡胶条高硬度耐压实心幕墙玻璃舞台搭建货架专用减震密封条

3M自粘橡胶条是一款专为高要求工业及建筑场景设计的高性能密封减震材料,采用高硬度实心橡胶材质,具备优异的耐压性、抗老化性和持久弹性。其独特的自粘背胶设计,安装...
¥ 1.6

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.55

电位器旋钮电流调节螺帽直流逆变电焊机二保焊送丝机通用旋钮B102

电位器旋钮电流调节螺帽适用于直流逆变电焊机和二保焊送丝机,是一款通用的旋钮B102。该旋钮采用优质材料制造,具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特点,能够长时间稳定运行...
¥ 0.7

西门子开关插座无框皓彩米绒白亚光二三插USB10A五孔一开旗舰店

西门子开关插座无框皓彩米绒白亚光二三插USB10A五孔一开旗舰店,作为西门子品牌的专卖店,提供了一系列高品质、设计新颖的家居电气产品。这里销售的开关插座采用无框...
¥ 8.77

网站栏目