智能移動機器人技術現(xiàn)狀及展望

張文前

摘 要：智能移動機器人技術主要應用在路徑規(guī)劃、機器人的定位與導航、運動控制等范疇。本文通過對移動機器人現(xiàn)今狀態(tài)以及未來展望進行的綜合論述。以移動機器人的整體結構系統(tǒng)，并重點的探討了移動機器人技術中的占主導位置的路徑規(guī)劃技術、導航技術和多傳感器信息融合技術，研究出高智能情感移動技術以及視覺導航技術等是移動機器人未來發(fā)展的主要方向。

【關鍵詞】多傳感器信息融合 導航 路徑規(guī)劃 高智能情感移動機器人 視覺導航

移動機器人是人類發(fā)明進行自動執(zhí)行工作任務的機器裝置。它能夠在接收到人類命令的指揮下，提前將運行的編排程序完成，還能憑借人工智能技術設定的大綱提要進行自主行動。其主要任務就是代替或幫助人類工作。移動機器人是一個綜合性比較強大的系統(tǒng)，包括：動態(tài)規(guī)劃和決策、環(huán)境感知、行為執(zhí)行和操控等多種功能。是電子工程、傳感器技術、計算機工程等多門學科的主要研究成果。它的發(fā)明與創(chuàng)造是機電一體化的標志性成就，也是現(xiàn)今科學技術成長范疇里的最具有吸引力的研究。而隨著移動機器人的普遍應用，其性能的逐步完善，移動機器人技術已被全世界廣泛的關注。本文通過對移動機器人的現(xiàn)今狀態(tài)進行簡單的分析，探討了其整體結構系統(tǒng)，并重點的探討了移動機器人技術中的占主導位置的路徑規(guī)劃技術、導航技術和多傳感器信息融合技術，研究出移動機器人未來發(fā)展的主要方向。

1 智能移動機器人的整體結構系統(tǒng)

在1960年代左右，就開始進行機器人的研究，其功能主要表現(xiàn)是在復雜環(huán)境下將任務對象進行識別，并能自主的進行推理，完成路徑的規(guī)劃以及控制?，F(xiàn)今的

智能移動機器人在早期的基礎上不斷的完善與改進，已經(jīng)能夠對工作環(huán)境進行感知，具有決策控制以及任務規(guī)劃的能力。其整體結構系統(tǒng)的組成具有三大要素，分別是感知、規(guī)劃、執(zhí)行。智能移動機器人的整體結構系統(tǒng)可分為以下三種。

1.1 分級結構

是最早被應用的結構系統(tǒng)，優(yōu)點是將感知、規(guī)劃、執(zhí)行進行分序；缺點是反應速度慢，響應時間過長。

1.2 反應結構

是減少了分機結構規(guī)劃的部分，由感知與執(zhí)行同時操作的結構組成。其優(yōu)點是節(jié)省時間、速度快。缺點是路徑規(guī)劃存在缺陷。

1.3 慎思/反應混和結構

是反應結構的改革與創(chuàng)新。采用異步處理技術，可以獨立自主執(zhí)行任務。

2 智能移動機器人技術中占主導位置的技術分析

2.1 導航技術

導航技術主要是移動機器人以傳感器對環(huán)境以及自身情況進行感知，自主的完成躲避障礙的運動，也是一項核心技術。現(xiàn)今，導航技術的普遍應用，使移動機器人的導航模式具有很多種，最主要就是GPS導航、磁導航與視覺導航等。

2.2 路徑規(guī)劃技術

路徑規(guī)劃技術指的是根據(jù)性能指標的要求，探索到目的地的一條最好的無碰撞路徑。1970年開始對路徑規(guī)劃技術進行研究，憑借其對環(huán)境信息的控制程度可以分為兩種路徑規(guī)劃，包括：已知全局、未知或不完全的局部。目前人們主要研究的重點就是未知或不完全的局部路徑規(guī)劃技術。

2.3 多傳感器信息融合技術

1980年開始對多傳感器信息融合技術進行研究，也是機器人技術中的一項核心技術。信息融合指的是由多個不同的傳感器所掌握的環(huán)境信息進行融合處理，可以將外部的環(huán)境全面的顯示。它將信息的冗余性、實時性、互補性以及低成本性等進行融合。因此能夠直觀精確、完整的展現(xiàn)出環(huán)境特點，并且進行正確的判斷，采取相應對策，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性以及快速性。

3 智能移動機器人技術的展望

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展與科技的不斷進步，機器人的成長也在從低級向高級邁進，未來的機器人是會更加的智能化育情感化，實現(xiàn)與人類共存的社會局面。在機器人的發(fā)展過程中，有很多的因素對其產生影響，因此，導致其發(fā)展的方向也有很多個。

3.1 高智能機器人

高智能情感機器人主要是指擁有人類智能的情感機器人，由于科學技術的不斷進步，高智能情感機器人的興起，是機器人未來發(fā)展的主要方向之一。現(xiàn)今的智能移動機器人其智能化發(fā)展還不夠全面，仍處于機器人的研究初期。其技術的中旨是對智能的理解，因此，研究出全面完善的人工智能，才能創(chuàng)造出新型高端的類人智能機器人。

3.2 情感機器人

機器人發(fā)展的最高進程就是情感機器人，他擁有對人類情感的理解與思考，是機器人發(fā)展最高端的表現(xiàn)，可如今的技術還達不到研發(fā)此類機器人的標準，但是不可否認的是，未來機器人主要的發(fā)展目標就是情感機器人。

3.3 視覺導航機器人

主要是在非結構化環(huán)境進行視覺導航的機器人，其主要技術來自于導航與定位技術，這種機器人的發(fā)展，也是未來機器人的主要發(fā)展方向之一。

4 結束語

智能移動機器人是一個綜合性比較強大的系統(tǒng)，涵蓋電子工程、傳感器技術、計算機工程等多門學科各種各樣的技術，也是一項非常重要的研究成果。它涉及的領域之廣泛，很受人們的歡迎與喜愛。但現(xiàn)今的智能移動機器人，其智能化與情感化還不夠完善，需要我們不斷的進行改良與創(chuàng)新。大力的發(fā)展智能移動機器人，不僅能推動信息時代的發(fā)展，也能促進我國經(jīng)濟的進步。

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國機智能科技有限公司 北京市 102206