移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃與定位技術(shù)研究

林盛國(guó)

（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，廣東珠?！?19088）

移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃與定位技術(shù)研究

林盛國(guó)

（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，廣東珠海519088）

隨著社會(huì)的發(fā)展，導(dǎo)航技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人移動(dòng)的關(guān)鍵，在對(duì)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，要注重對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃與定位，能夠更好地滿足移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)需要。移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃與定位技術(shù)研究，要注重結(jié)合相關(guān)技術(shù)手段，對(duì)路徑規(guī)劃問(wèn)題和定位問(wèn)題進(jìn)行有效分析，采取有效技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)和定位，更好地通過(guò)拐角區(qū)域。

移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃定位技術(shù)

導(dǎo)航技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人移動(dòng)的關(guān)鍵，在對(duì)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，要注重對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃與定位，能夠更好地滿足移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)需要。移動(dòng)機(jī)器人的定位，主要是借助傳感器對(duì)機(jī)器人所處的環(huán)境進(jìn)行分析，能夠在保證移動(dòng)機(jī)器人定位完成后，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)目標(biāo)。移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃，要注重結(jié)合機(jī)器人移動(dòng)的特點(diǎn)，選擇最優(yōu)無(wú)碰路徑，從而保證機(jī)器人能夠有效行走。

1　移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題分析

本文在對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃問(wèn)題分析過(guò)程中，注重立足于聲吶和攝像頭的信息融合技術(shù)為研究背景，通過(guò)對(duì)信息融合技術(shù)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題。信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器信息資源的有效利用，能夠利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，更好地對(duì)傳感器觀測(cè)信息進(jìn)行分析，并對(duì)信息進(jìn)行綜合、有效的利用，從而實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃目標(biāo)。移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃，要注重以融合方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在這一過(guò)程中，需要根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人所處的環(huán)境進(jìn)行考慮。在進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，主要涉及到了D-S證據(jù)推理法、貝葉斯法、卡爾曼濾波法、加權(quán)法等［1］。

基于移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題，本文主要利用了加權(quán)法進(jìn)行分析。在利用加權(quán)法過(guò)程中，首先對(duì)聲吶和攝像頭采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總和分析，將采集的信息進(jìn)行距離轉(zhuǎn)化，并定義l=∞；這樣一來(lái)，攝像頭在檢測(cè)距離過(guò)程中，同樣適用于l=∞。這樣一來(lái)，在對(duì)距離分析過(guò)程中，通過(guò)利用加權(quán)算法，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。在與處理過(guò)程中，要考慮到時(shí)刻k下，移動(dòng)機(jī)器人處于怎樣的狀態(tài)，并且需要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)權(quán)值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。利用攝像頭和聲吶對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的路徑進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，要注重對(duì)局部路徑問(wèn)題進(jìn)行考慮。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)機(jī)器人移動(dòng)到門的位置時(shí)，并需要進(jìn)行穿門操作時(shí)，需要保證穿行不受到障礙物影響，并且避免發(fā)生碰撞［2］。這樣一來(lái)，就需要根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人垂直姿態(tài)情況，對(duì)軌跡進(jìn)行有效規(guī)劃。在路徑規(guī)劃過(guò)程中，我們可以結(jié)合圖1進(jìn)行分析。

如圖1所示，在對(duì)移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃分析過(guò)程中，需要考慮到移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎動(dòng)作，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要對(duì)行進(jìn)距離△進(jìn)行把握，△=l-d，在轉(zhuǎn)彎控制過(guò)程中，需要對(duì)轉(zhuǎn)彎動(dòng)作進(jìn)行控制，這就需要把握左右轉(zhuǎn)輪的關(guān)系，其關(guān)系如下所示：VR/V l=（r+N）/r，這樣一來(lái)，在對(duì)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題解決時(shí)，需要保持左右輪速處于相等的狀態(tài)［3］。

圖1　移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃分析

2　移動(dòng)機(jī)器人定位技術(shù)分析

在對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行定位過(guò)程中，可利用信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的自定位發(fā)展，這樣一來(lái)，就需要根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人作業(yè)環(huán)境情況，對(duì)定位進(jìn)行有效設(shè)計(jì)。例如移動(dòng)機(jī)器人的行動(dòng)環(huán)境為門型，在進(jìn)行定位過(guò)程中，需要利用聲吶對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行獲取，并需要對(duì)機(jī)器人的行動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使其能夠與墻壁保持一個(gè)平行狀態(tài)。在定位過(guò)程中，需要對(duì)N聲吶測(cè)得的距離A1和M聲吶測(cè)得的距離B1進(jìn)行比較，若是N聲吶和M聲吶測(cè)得距離相等，這表明移動(dòng)機(jī)器人與墻壁呈現(xiàn)平行的狀態(tài)。這一過(guò)程中，機(jī)器人處于一個(gè)行走的狀態(tài)，并且會(huì)根據(jù)聲吶測(cè)得的信息，對(duì)自身的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。聲吶P發(fā)出的超聲波掃過(guò)門的前沿時(shí)，采集到的相關(guān)信息會(huì)出現(xiàn)跳變，在跳變狀態(tài)下，鄰點(diǎn)的數(shù)據(jù)差會(huì)超過(guò)距離最小值。這一過(guò)程中，就需要對(duì)距離“跳變”問(wèn)題進(jìn)行解決［4］。

對(duì)此，在進(jìn)行移動(dòng)機(jī)器人定位分析過(guò)程中，我們可以設(shè)置d1，d2為機(jī)器人距離墻壁的距離，d1和d2與A 1和B1屬于對(duì)應(yīng)關(guān)系。針對(duì)于這一問(wèn)題，距離跳變情況下，存在d2-d1》dmin，基于這種情況，在對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行定位時(shí)，我們需要對(duì)聲吶C產(chǎn)生的距離跳變進(jìn)行解決，假設(shè)d1=d2，距離l=tanθ［d+（N+2）-x］+y。同時(shí)，距離跳變問(wèn)題，需要結(jié)合超聲波鏡面反射原理，需要保證C聲吶設(shè)置角度為40°，并且在進(jìn)行采樣過(guò)程中，采樣的頻率應(yīng)該控制在50m s一次。

在利用攝像頭進(jìn)行移動(dòng)機(jī)器人定位過(guò)程中，可以將攝像頭對(duì)準(zhǔn)門框的邊緣，之后對(duì)角度進(jìn)行計(jì)算，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人與門之間的位置關(guān)系進(jìn)行確認(rèn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定位目標(biāo)。攝像頭定位過(guò)程中，要注重對(duì)角度進(jìn)行把握，根據(jù)小孔成像原理，更好地保證機(jī)器人定位目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

3　結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃與定位技術(shù)應(yīng)用，是滿足移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展需要的重要技術(shù)手段，在進(jìn)行路徑規(guī)劃和定位過(guò)程中，要注重把握傳感器和攝像頭信息技術(shù)的融合，能夠保證機(jī)器人路徑規(guī)劃和定位具有智能化和自動(dòng)化的發(fā)展特點(diǎn)。同時(shí)，路徑規(guī)劃與定位過(guò)程中，需要考慮到各自的實(shí)際特點(diǎn)，例如攝像頭定位過(guò)程中需要對(duì)角度進(jìn)行把握，聲吶定位以及路徑規(guī)劃時(shí)，則需要對(duì)距離進(jìn)行把握。因此，在日后的發(fā)展過(guò)程中，移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃與定位技術(shù)應(yīng)用，要注重對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，更好地提升設(shè)計(jì)精度，以滿足機(jī)器人路徑規(guī)劃和定位的實(shí)際需要。

［1］張銀玲，牛小梅.蟻群算法在移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃中的仿真研究［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2011，06：231-234.

［2］王殿君.基于改進(jìn)A～＊算法的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃［J］.清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，08：1085-1089.

［3］崔瑾娟.移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)現(xiàn)狀與展望［J］.安陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，02：54-56.

［4］胡選子，董崇杰.基于智能技術(shù)的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法概述［J］.中國(guó)西部科技，2015，10：105-107.