技術(shù)
導(dǎo)讀:機(jī)器人的定位問題,即如何根據(jù)現(xiàn)在觀測到的和前面已知的信息,判別機(jī)器人在當(dāng)時(shí)環(huán)境中的方位。然后規(guī)劃一定的途徑來完成這個(gè)方針。對(duì)一般的移動(dòng)機(jī)器人來說,這個(gè)方針是一個(gè)點(diǎn),即點(diǎn)到點(diǎn)導(dǎo)航。而對(duì)掃地機(jī)器人來說,其方針不是到達(dá)某一點(diǎn),而是遍歷某一個(gè)區(qū)域,以完成對(duì)房間的清掃。即掃地機(jī)器人的室內(nèi)定位。
機(jī)器人的定位問題,即如何根據(jù)現(xiàn)在觀測到的和前面已知的信息,判別機(jī)器人在當(dāng)時(shí)環(huán)境中的方位。然后規(guī)劃一定的途徑來完成這個(gè)方針。對(duì)一般的移動(dòng)機(jī)器人來說,這個(gè)方針是一個(gè)點(diǎn),即點(diǎn)到點(diǎn)導(dǎo)航。而對(duì)掃地機(jī)器人來說,其方針不是到達(dá)某一點(diǎn),而是遍歷某一個(gè)區(qū)域,以完成對(duì)房間的清掃。即掃地機(jī)器人的室內(nèi)定位。
相對(duì)定位法:
?航位核算法,是一種經(jīng)典的相對(duì)定位法,也是掃地機(jī)器人現(xiàn)在最為廣泛運(yùn)用的一種室內(nèi)定位辦法。它運(yùn)用機(jī)器人裝備的各種傳感器獲取機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)信息,經(jīng)過遞推累計(jì)公式取得機(jī)器人相對(duì)初試狀況的估量方位。航位核算較常運(yùn)用的傳感器一般有碼盤、慣性傳感器等。
碼盤法一般運(yùn)用裝置在車輪上的光電碼盤記載車輪的轉(zhuǎn)數(shù),然后取得機(jī)器人相對(duì)于上一采樣時(shí)刻方位和姿態(tài)的改變量,經(jīng)過這些位移量的累積就可以估量機(jī)器人的方位。碼盤法優(yōu)點(diǎn)是辦法簡略、價(jià)格低廉,但其簡略受標(biāo)定差錯(cuò)、車輪打滑、顛簸等要素影響,差錯(cuò)較大。可是因?yàn)榇a盤價(jià)格便宜,簡略易用,可用于機(jī)器人較短時(shí)刻距離內(nèi)的室內(nèi)定位估量。
慣性傳感器運(yùn)用陀螺儀和加速度計(jì)得到機(jī)器人的角加速度和線加速度信息,經(jīng)過積分取得機(jī)器人的方位信息。一般情況下,運(yùn)用慣性傳感器的定位精度高于碼盤,可是其精度也要受陀螺儀漂移、標(biāo)定差錯(cuò)、敏感度等問題影響。無論是運(yùn)用碼盤仍是慣性傳感器,它們都存在一個(gè)一起的缺陷:有累積差錯(cuò),跟著行駛時(shí)刻、距離的不斷增加,差錯(cuò)也不斷增大。因此相對(duì)定位法不適合于長時(shí)刻、長距離的準(zhǔn)確認(rèn)位。
肯定定位法:
肯定定位法是指機(jī)器人經(jīng)過取得外界一些方位等己知的參照信息,經(jīng)過核算自己與參照信息之間的相互關(guān)系,然后解算出自己的方位??隙ǘㄎ皇滓捎酶鶕?jù)信標(biāo)的定位、環(huán)境地圖模型匹配定位、視覺定位等辦法。
根據(jù)室內(nèi)定位信標(biāo)定位:
室內(nèi)定位原指在航海或航空中運(yùn)用無線電基站發(fā)出的無線電波完成定位與導(dǎo)航的技能。對(duì)機(jī)器人室內(nèi)定位而言是指,機(jī)器人經(jīng)過各種傳感器接納或觀測環(huán)境中已知方位的信標(biāo),經(jīng)過核算得出機(jī)器人與信標(biāo)的相對(duì)方位,再代入已知的信標(biāo)方位坐標(biāo),解出機(jī)器人的肯定坐標(biāo)來完成定位。用于定位的信標(biāo)需滿足3個(gè)條件:
(1)信標(biāo)的方位固定且信標(biāo)的肯定坐標(biāo)已知;
(2)信標(biāo)具有主被動(dòng)特征,易于辨識(shí);
(3)信標(biāo)方位便于從各方向觀測。
室內(nèi)信標(biāo)定位辦法首要有三邊丈量和三角丈量。三邊丈量是根據(jù)丈量得到的機(jī)器人與信標(biāo)的距離來確認(rèn)移動(dòng)機(jī)器人方位的辦法。三邊丈量定位體系至少需求3個(gè)已知方位的發(fā)射器(或接納器),而接納器(或發(fā)射器)裝置在移動(dòng)機(jī)器人上。三角丈量和三邊丈量的思路大體一致,經(jīng)過丈量移動(dòng)機(jī)器人與信標(biāo)之間的角度來進(jìn)行定位。
根據(jù)信標(biāo)的室內(nèi)定位體系依賴于一系列環(huán)境中已知特征的信標(biāo),并需求在移動(dòng)機(jī)器人上裝置傳感器對(duì)信標(biāo)進(jìn)行觀測。用于信標(biāo)觀測的傳感器有很多種,比方超聲波傳感器、激光雷達(dá)、視覺傳感器等。可以實(shí)時(shí)丈量,沒有累進(jìn)差錯(cuò),精度相對(duì)較高、安穩(wěn)性好,供給快速、安穩(wěn)、準(zhǔn)確的肯定方位信息,但裝置和維護(hù)信標(biāo)花費(fèi)很高。商場上現(xiàn)已呈現(xiàn)較為老練的根據(jù)室內(nèi)信標(biāo)定位的信標(biāo)定位掃地機(jī)器人.
環(huán)境地圖模型匹配定位:
是機(jī)器人經(jīng)過本身的各種傳感器勘探周圍環(huán)境,運(yùn)用感知到的部分環(huán)境信息進(jìn)行部分的地圖結(jié)構(gòu),并與其內(nèi)部事前存儲(chǔ)的完好地圖進(jìn)行匹配。經(jīng)過匹配關(guān)系取得自己在大局環(huán)境中的方位,然后確認(rèn)本身的方位。該辦法因?yàn)橛袊?yán)厲的條件限制,只適于一些結(jié)構(gòu)相對(duì)簡略的環(huán)境。
自主定位是掃地機(jī)器人自主途徑規(guī)劃的根底。經(jīng)過多年的研討,雖然受本錢、生產(chǎn)等要素的限制,航位核算法仍然是現(xiàn)在采用最廣泛的室內(nèi)定位辦法,但經(jīng)過算法優(yōu)化,運(yùn)用混合定位,可以減小其差錯(cuò)帶來的影響。并且,跟著視覺定位等較高定位精度的定位辦法的進(jìn)一步老練,其本錢也將逐步下降,并將從高端商場逐漸面向大眾商場,到時(shí)候掃地機(jī)器人的定位精度,智能化水平都將有普遍的提高。