機器人路徑規(guī)劃技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

徐兵兵 郝榮飛

摘要

隨著智能汽車、智能機器人技術(shù)的發(fā)展，路徑規(guī)劃越來越重要，國內(nèi)外大量的學(xué)者對路徑規(guī)劃進行了各種研究，并且取得了許多豐碩成果。而隨著人類對空間和深海探索腳步的加快，移動機器人的研究和開發(fā)越來越受到人們的高度重視，本文以移動機器人為例，探討了移動機器人路徑規(guī)劃的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】路徑規(guī)劃 專利申請 機器人

1前言

移動機器人路徑規(guī)劃始于20世紀60年代末期，早期的移動機器人路徑規(guī)劃主要是靜態(tài)環(huán)境下，包括柵格的路徑規(guī)劃技術(shù)、可視圖的路徑規(guī)劃技術(shù)、拓撲路徑規(guī)劃技術(shù)和混合路徑規(guī)劃技術(shù)等，但隨著移動機器人應(yīng)用領(lǐng)域的擴大和工業(yè)環(huán)境的變化，要求機器人能適應(yīng)更加復(fù)雜和多變的動態(tài)工作環(huán)境，特別是根據(jù)傳感器探測到的有限范圍內(nèi)的運動信息進行避障規(guī)劃，實現(xiàn)動態(tài)環(huán)境中的運動和避障，出現(xiàn)采用模糊邏輯的路徑規(guī)劃技術(shù)、人工勢場的路徑規(guī)劃技術(shù)、遺傳算法的路徑規(guī)劃技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、蟻群算法等，基于實時性、安全性、可達性的更高要求，目前移動機器人路徑規(guī)劃技術(shù)多在于多傳感器、多種路徑規(guī)劃技術(shù)的融合。2路徑規(guī)劃專利技術(shù)申請情況分析

在IPC分類表中，移動機器人路徑規(guī)劃涉及的分類號有G05Dl/02、GOIC21/20、GOIC21/34、G05Dl/00、B25J9/16等，涉及的關(guān)鍵詞包括移動、機器人、路徑、路線、線路、規(guī)劃、robot、mov+、guid+、plan+、path+、rout+、lin+等，截至2017年年底，根據(jù)相關(guān)分類號和關(guān)鍵詞在中英文專利數(shù)據(jù)庫中進行檢索，獲得以下專利文件數(shù)：CNABS文獻量為601，SIPOABS文獻量為1078。

2.1申請情況分析

在英文摘要專利數(shù)據(jù)庫中檢索發(fā)現(xiàn)，國外移動機器人路徑規(guī)劃技術(shù)研究較早，1985年之前關(guān)于移動機器人的路徑規(guī)劃方法的國外申請量已有27篇，到1990年增加了56篇，1990-2000年申請量較為恒定，2000-2017年申請量呈波浪狀變化，而國內(nèi)到2000年的申請量只有2篇，2005年申請量為8篇，2005-2010年申請量達到76篇，2010年后申請量急劇陡增，到2015年增加到314篇，2015-2017年專利量申請增速有所下降，但申請量仍處于增長的狀態(tài)。具體情況如圖l所示。

2.2主要申請人分析

在英文摘要專利數(shù)據(jù)庫中檢索發(fā)現(xiàn)，我國移動機器人路徑規(guī)劃技術(shù)研究集中于大學(xué)院校，各個院校申請數(shù)量較為平均，以東南大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)申請居多，而后由于人工智能技術(shù)發(fā)展的需求，以國家電網(wǎng)、山東魯能智能技術(shù)有限公司、上海物景智能科技有限公司為代表也相繼投入研究，為移動機器人路徑規(guī)劃技術(shù)帶來了很大的發(fā)展與活力，如圖2所示。而國外申請人以研究公司居多，主要為日本和美國公司，以日本發(fā)那科公司、日本本田株式會社、日本索尼、ABB研究公司等為代表，引領(lǐng)機器人路徑規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展方向。如圖3所示。

3結(jié)論

總之，移動機器人路徑規(guī)劃技術(shù)取得了豐碩的成果，但每一種方法都有其自身的優(yōu)點和缺點，沒有任何一種方法可以應(yīng)用于所有場合。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，多傳感器、多路徑規(guī)劃技術(shù)的融合的研究將不斷深入，路徑規(guī)劃領(lǐng)域的新的智能算法的研究也將不斷深化，推動移動機器人在其應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮更好的作用。

參考文獻

[1]廖紹輝，張連東，機器人路徑規(guī)劃技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機械工程師，2017.