移動機器人的新紀年
文:李方園2013年第六期
移動機器人是一個集環境感知、動態決策與規劃、行為控制與執行等多功能于一體的綜合系統。它集中了傳感器技術、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以及人工智能等多學科的研究成果,代表機電一體化的最高成就,是目前科學技術發展最活躍的領域之一。隨著移動機器人性能不斷地完善,它不僅在工業、農業、醫療、服務等行業中得到廣泛的應用,而且在城市安全、國防和空間探測領域等有害與危險場合得到很好的應用。因此,移動機器人技術已經得到世界各國的普遍關注。
剛剛發射成功的嫦娥三號所攜帶的“玉兔”月球車就是移動機器人的經典之作。該機器人設計質量140千克,以太陽能為能源,能夠耐受月球表面真空、強輻射、攝氏零下180度到零上150度極限溫度等極端環境。同時具備20度爬坡、20厘米越障能力,并配備有全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達、粒子激發X射線譜儀等科學探測儀器。
根據移動方式來分,可將移動機器人分為:輪式移動機器人、步行移動機器人(單腿式、雙腿式和多腿式)、履帶式移動機器人、爬行機器人、蠕動式機器人和游動式機器人等類型;按工作環境來分,可分為:室內移動機器人和室外移動機器人;按控制體系結構來分,可分為:功能式(水平式)結構機器人、行為式(垂直式)結構機器人和混合式機器人;按功能和用途來分,可分為:醫療機器人、軍用機器人、助殘機器人、清潔機器人等。
本期由張東棟撰寫的《自主移動機器人路徑規劃的算法研究》一文指出:傳統人工勢場法存在障礙物附近目標不可達和局部極小值問題,針對目標不可達問題,使用改進斥力場函數的方法。針對局部極小值問題,在改進人工勢場法的基礎上,利用隨機逃離和沿等勢線逃離的方法,并且對此方法進行分析和改進,改進后的方法優化處理了機器人的避障路徑。仿真結果證明了此方法的有效性。相信隨著玉兔號月球車在太空的投入運行,移動機器人將進入一個嶄新的時代!
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