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  • 机器人避障技术解读

     

          隨著機(jī)器人在工廠、倉庫、酒店、商場、餐廳等環(huán)境中的使用,人們對機(jī)器人的移動能力越為重視,以至于避障成為一個極為關(guān)鍵且必要的功能。人們希望機(jī)器人能根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息,在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)或動態(tài)物體,然后按照一定的方法進(jìn)行有效避障,最終到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。

    機(jī)器人避障技術(shù)解讀

          實(shí)現(xiàn)避障與導(dǎo)航的必要條件是環(huán)境感知,在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過傳感器獲取周圍環(huán)境信息,包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息,因此傳感器技術(shù)在移動機(jī)器人避障中起著十分重要的作用。

          機(jī)器人避障需使用的傳感器有激光雷達(dá)、深度相機(jī)、超聲波傳感器、物理碰撞、跌落檢測等。

     

          目前市面上常見的機(jī)器人避障基本都采用到激光雷達(dá),但如果僅使用激光雷達(dá)作為唯一的一種避障傳感器,是無法在一些復(fù)雜場所勝任避障工作的,必須要為機(jī)器人配備其它的傳感器作為補(bǔ)充,比如:超聲波傳感器,它的成本非常低,實(shí)施簡單,可識別透明物體,缺點(diǎn)是檢測距離近,三維輪廓識別精度不好,所以對桌腿等復(fù)雜輪廓的物體識別不好,但是它可以識別玻璃、鏡面等物體。

          但機(jī)器人是不是安裝的傳感器越多,越能有效規(guī)避障礙物呢?

          答案顯示不是的,在實(shí)際應(yīng)用中,傳感器并非越多越好,不合理的傳感器組合不但增加使用的成本,還有可能導(dǎo)致傳感器之間互相干擾的情況發(fā)生,另外,每種傳感器的誤差和噪音模型存在區(qū)別,比如超聲波傳感器的測距精度和檢出障礙物的方位精度遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)。

          如何在不同傳感器之間進(jìn)行融合,提取出更加符合現(xiàn)實(shí)情況的檢測數(shù)據(jù),以下制約因素是不得不考慮的:

          1.產(chǎn)品形態(tài)

          機(jī)器人產(chǎn)品本身的造型、運(yùn)動特性也會制約傳感器選擇。比如一些仿人的教育機(jī)器人,本身形態(tài)就比較小巧可愛,如果將一個體積占比較大的雷達(dá)放置其中,顯然影響整體美觀。

     

          2.與使用環(huán)境的適用性

          每種傳感器均有其特定工作指標(biāo),如激光雷達(dá)而言,最大測量半徑是衡量其性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。如果將一個探測半徑最大是10米的激光雷達(dá)應(yīng)用在工作于非??諘绲膹S房的機(jī)器人中或許就是不合適的。同樣,如果機(jī)器人要求在黑暗環(huán)境中工作,配備了只能接受可見光的視覺成像傳感器也是不合適的。

     

          3.成本

          當(dāng)選用的傳感器可以很好的滿足上述指標(biāo)后,成本就是決定其是否能最終選用的衡量因素。實(shí)際上這也是目前制約導(dǎo)航定位技術(shù)普及的核心因素。歷史上,由于激光雷達(dá)傳統(tǒng)上高昂的成本,導(dǎo)致無法最終在實(shí)際產(chǎn)品中使用。因此,近些年低成本激光雷達(dá)產(chǎn)品的研發(fā)成為了行業(yè)內(nèi)的一大趨勢。另一方面,僅依靠視覺傳感器的導(dǎo)航方案也是目前學(xué)術(shù)界的一大研究熱點(diǎn),其背后能有效的降低傳感器成本也是推動因素之一。

     

          隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能的發(fā)展、移動機(jī)器的避障及自主導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)取得了豐碩的研究成果,應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大,應(yīng)用復(fù)雜程度也越來越高。移動機(jī)器人的自主尋路要求已經(jīng)從之前簡單的功能實(shí)現(xiàn)提升到可靠性、通用性、高效率上來,因此對其相關(guān)技術(shù)提出了更高的要求。然而至今沒有任何一種方法能夠在任意環(huán)境使機(jī)器人進(jìn)行有效地避障,如何克服相關(guān)算法的局限性是今后工作的研究方向之一。

     

    關(guān)鍵字:机器人,机器人避障

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