自主移動機器人的“智能化”表現(xiàn)在哪些方面？
隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,智能機器人在近年來逐漸興起,除了具備人臉識別、語音交互等智能化功能,看似基礎(chǔ)的行走能力同樣也是服務(wù)機器人價值實現(xiàn)的根基。當(dāng)前,自主移動機器人已成為機器人領(lǐng)域的重要研究方向,自主移動機器人具有對復(fù)雜環(huán)境進行感知及快速做出行動決策的能力。
自主移動機器人“智能化”的具體表現(xiàn)
1．自主移動機器人能實現(xiàn)自主定位建圖
對于機器人在已知環(huán)境中的地圖創(chuàng)建相對簡單,但要在*未知環(huán)境中做到自主定位建圖并非易事,在很多復(fù)雜環(huán)境中,如果機器人不能利用全局定位系統(tǒng)進行定位,來獲取機器人工作環(huán)境的地圖是很困難的,甚至不可能。需要機器人在*未知且自身位置不確定的條件下創(chuàng)建地圖,同時利用地圖進行自主定位與導(dǎo)航,SLAM技術(shù)被認為是解決該問題的關(guān)鍵。
在未知環(huán)境中,機器人從一個未知位置開始移動,在移動過程中根據(jù)位置估計和傳感器數(shù)據(jù)進行自身定位,同時逐步完善和構(gòu)建完善地圖,這便是一個SLAM的過程。在SLAM中,機器人利用自身攜帶的傳感器識別未知環(huán)境中的特征標(biāo)志,然后根據(jù)機器人與特征標(biāo)志之間的相對位置和里程計的讀數(shù)估計機器人和特征標(biāo)志的全局坐標(biāo)。這種在線的定位與地圖創(chuàng)建需要保持機器人與特征標(biāo)志之間的詳細信息。近幾年來,SLAM技術(shù)的研究已取得了很大的突破,并被廣泛應(yīng)用于機器人、AR、VR、無人機、自動駕駛等多個領(lǐng)域。
2．自主移動機器人能做到自主路徑規(guī)劃
路徑規(guī)劃同樣也是機器人實現(xiàn)自主移動的重要環(huán)節(jié),指的是機器人在有障礙物的工作環(huán)境中,如何找到一條從起點到終點適當(dāng)?shù)倪\動路徑,使機器人在運動過程中能安全、無碰撞地繞過所有障礙物。這不同于用動態(tài)規(guī)劃等方法求得的短路徑,而是指移動機器人能對靜態(tài)及動態(tài)環(huán)境作出綜合性判斷,進行智能決策。
根據(jù)對環(huán)境信息的掌握程度不同,機器人路徑規(guī)劃可分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃。
全局路徑規(guī)劃是在已知的環(huán)境中,給機器人規(guī)劃一條路徑,路徑規(guī)劃的精度取決于環(huán)境獲取的準確度,全局路徑規(guī)劃可以找到非常好的解,但是需要預(yù)先知道環(huán)境的準確信息,當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化,如出現(xiàn)未知障礙物時,該方法就無能為力了。它是一種事前規(guī)劃,因此對機器人系統(tǒng)的實時計算能力要求不高,雖然規(guī)劃結(jié)果是全局的、較優(yōu)的,但是對環(huán)境模型的錯誤及噪聲魯棒性差。
而局部路徑規(guī)劃則環(huán)境信息*未知或有部分可知,側(cè)重于考慮機器人當(dāng)前的局部環(huán)境信息,讓機器人具有良好的避障能力,通過傳感器對機器人的工作環(huán)境進行探測,以獲取障礙物的位置和幾何性質(zhì)等信息,這種規(guī)劃需要搜集環(huán)境數(shù)據(jù),并且對該環(huán)境模型的動態(tài)更新能夠隨時進行校正,局部規(guī)劃方法將對環(huán)境的建模與搜索融為一體,要求機器人系統(tǒng)具有高速的信息處理能力和計算能力,對環(huán)境誤差和噪聲有較高的魯棒性,能對規(guī)劃結(jié)果進行實時反饋和校正,但是由于缺乏全局環(huán)境信息,所以規(guī)劃結(jié)果有可能不是非常好的,甚至可能找不到正確路徑或完整路徑。
全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃并沒有本質(zhì)上的區(qū)別,很多適用于全局路徑規(guī)劃的方法經(jīng)過改進也可以用于局部路徑規(guī)劃,而適用于局部路徑規(guī)劃的方法同樣經(jīng)過改進后也可適用于全局路徑規(guī)劃。兩者協(xié)同工作,機器人可更好的規(guī)劃從起始點到終點的行走路徑。
自主移動機器人已在多個領(lǐng)域“嶄露頭角”
如今,自主移動機器人已在餐廳、商場、酒店、銀行、醫(yī)院等各大服務(wù)場所中“嶄露頭角”,尤其在本次疫情抗擊中,自主移動機器人更是站上了“風(fēng)口浪尖”。一時間醫(yī)護助理機器人、清潔消毒機器人、運輸配送等機器人出現(xiàn)在各個領(lǐng)域的前線,減少了人與人之間的近距離接觸,非常大程度的保證了相關(guān)人員的安全。
自主移動是服務(wù)機器人基本的價值體現(xiàn),相較于工業(yè)機器人,服務(wù)行業(yè)沒有固定不變的場景部署,很難利用地面鋪設(shè)磁條或信標(biāo)的方式來引導(dǎo)機器人移動。目前市面上應(yīng)用在服務(wù)領(lǐng)域的機器人中接待引導(dǎo)、配送等機器人較為常見,其應(yīng)對的工作場景也更為復(fù)雜,而擁有自主定位導(dǎo)航技術(shù)的移動機器人,無論在路徑中出現(xiàn)動態(tài)還是靜態(tài)的障礙物,其都能有效躲避,并自主規(guī)劃非常適合的行走路徑。
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