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機器人行走方式“指南”

機器人行走方式“指南”

許多人很好奇,機器人是透過什麼完成自主行走的呢?其實,我們通常所說的機器人的行走,即機器人可實現自主導航。

機器人可以實現自主導航,一般來說需要功能有:定位、建圖、路徑規劃。機器人的行走通俗來講就是需要解決機器人“我在哪裡“、”我要到哪兒“、以及“我該如何去”這三個問題

定位

是指確定機器人的實時位置資訊。

建圖

是指機器人透過感測器識別周圍環境建立環境地圖;地圖分為可劃分為佔用柵格地圖及代價地圖(costmap),其中佔用柵格地圖表述地圖的靜態障礙物資訊,代價地圖(costmap)用於導航,機器人以最小cost總和完成任務。

路徑規劃

是指基於得到的機器人位置資訊及環境地圖資訊,以及給定的目標點,規劃完成導航任務。路徑規劃包括:全域性規劃和區域性規劃。全域性規劃是基於佔用柵格地圖及全域性代價地圖,當前位置及給定目標點完成軌跡化劃,完成全域性的靜態避障。區域性規劃是基於區域性代價地圖,當前位置,及全域性規劃給定的區域性目標完成區域性路徑規劃,實現動態避障。

機器人行走方式“指南”

博時捷智慧移動底盤

目前已有的機器人定位方式有:

· 視覺導航定位

· 光反射導航定位

· GNSS衛星定位

· 超聲波導航定位

· 航機推算

· 空間信標定位

· 同步定位和建圖(SLAM)

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智慧移動底盤的建圖畫面

其中在服務機器人市場應用最廣的為SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)定位技術,該技術主要指機器人從未知環境的未知地點出發,在運動過程中透過重複觀測到的環境特徵定位自身位置和姿態,再根據自身位置構建周圍環境的增量式地圖,從而達到同時定位和地圖構建的目的。

再進一步來區分,SLAM又可以分為鐳射SLAM、視覺SLAM兩個大類;

鐳射SLAM技術

中一般依賴2D或3D鐳射雷達,再輔以里程、IMU、GNSS等定位技術來實現機器人的定位、建圖以及路徑規劃;鐳射雷達的優點是測量精確,能夠比較精準的提供角度和距離資訊,可以達到

博眾機器人研發生產的智慧移動底盤“博時捷”採用SLAM技術與多感測器融合的先進技術,無需對場地二次改造、鋪設軌道、磁條等輔助定位,便可讓移動機器人在車間內自由移動,精度在毫米級別,大大滿足複雜環境下的各類移動需求。

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視覺SLAM技術

使用的感測器目前主要有單目相機、雙目相機、RGBD相機三種; 現代流行的視覺SLAM系統大概可以分為前端和後端,前端完成資料關聯,相當於VO(視覺里程計),研究幀與幀之間變換關係,主要完成實時的位姿跟蹤,對輸入的影象進行處理,計算姿態變化,同時也檢測並處理閉環,當有IMU資訊時,也可以參與融合計計(視覺慣性里程計VIO的做法);後端主要對前端的輸出結果進行最佳化,利用濾波理論(EKF、PF等)或者最佳化理論進行樹或圖的最佳化,得到最優的位姿估計和地圖。