智能移動(dòng)機(jī)器人的技術(shù)現(xiàn)狀及展望

孫梅梅

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步以及科技的不斷發(fā)展，智能移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)的發(fā)展中，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其運(yùn)動(dòng)控制、路徑的規(guī)劃等應(yīng)用最為廣泛?？梢哉f(shuō)智能移動(dòng)機(jī)器人已和我們的生活息息相關(guān)，但是人們對(duì)其的了解還少之甚少，基于此，在本文，筆者就從不同的方面對(duì)智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行分析，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對(duì)未來(lái)機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)行展望。筆者認(rèn)為現(xiàn)階段的智能移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù)包括三方面：一是路徑規(guī)劃技術(shù)；二是導(dǎo)航技術(shù)以及多傳感器信息融合技術(shù)，未來(lái)的主要發(fā)展方向也有三：高智能機(jī)器人、情感機(jī)器人以及視覺(jué)導(dǎo)航機(jī)器人。

【關(guān)鍵詞】智能移動(dòng)機(jī)器人 技術(shù)現(xiàn)狀 未來(lái)展望 整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 技術(shù)分析

對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人，我們可以將其看做為一個(gè)智能的機(jī)械裝置。人類通過(guò)輸入一定的指令，可以自動(dòng)完成編排程序。它的主要工作是代替或幫助人類完成一些人類自生無(wú)法完成的工作。另外，移動(dòng)機(jī)器人的組成包括很多系統(tǒng)，其主要功能有四個(gè)：

（1）動(dòng)態(tài)策劃與決策；

（2）環(huán)境感知；

（3）行為執(zhí)行；

（4）操作。

它的發(fā)明是人類進(jìn)步的標(biāo)志性產(chǎn)物。

1 智能移動(dòng)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

對(duì)于機(jī)器人的研究起源于上個(gè)世紀(jì)的六十年代，那時(shí)研究機(jī)器人的目的主要是對(duì)任務(wù)對(duì)象進(jìn)行識(shí)別，之外還具有一定的智能功能：可以自主的完成推理，并對(duì)路徑進(jìn)行規(guī)劃和控制，隨著科技的發(fā)展，科研人員對(duì)原有的設(shè)備，路線進(jìn)行改造，優(yōu)化，并取得巨大的成就，現(xiàn)在的機(jī)器人相對(duì)研發(fā)伊始相比較更加智能。例如對(duì)環(huán)境具有一定的感知能力，之外，在人為的輸入指令后可以自主的進(jìn)行任務(wù)的規(guī)劃和決策。對(duì)于一個(gè)獨(dú)立的智能移動(dòng)機(jī)器人而言，它由分級(jí)結(jié)構(gòu)，反應(yīng)結(jié)構(gòu)以及慎思/反應(yīng)混和結(jié)構(gòu)三大系統(tǒng)共同組成。下面我們就細(xì)致的對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

1.1 分級(jí)結(jié)構(gòu)

分層結(jié)構(gòu)對(duì)于反應(yīng)結(jié)構(gòu)和慎思/反應(yīng)混合結(jié)構(gòu)相比較，為最基本的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，在機(jī)器人研發(fā)伊始，其功能較為單一，工作人員進(jìn)行優(yōu)化，其功能不斷的增加，其即為最為基本并使用最長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，它占據(jù)很大的優(yōu)勢(shì)：可以智能的將感知、策劃執(zhí)行進(jìn)行分序；但是其也存在一定的缺陷：分序需要很長(zhǎng)的時(shí)間，反應(yīng)速度也有待提高。

1.2 反應(yīng)結(jié)構(gòu)

反應(yīng)結(jié)構(gòu)的功能更為強(qiáng)大，它可以同時(shí)操作操作功能和執(zhí)行功能，一方面，兩者同時(shí)操作，運(yùn)行時(shí)間也相對(duì)較快，使智能機(jī)器人的工作效率大大增加，另一方面；由于減少了結(jié)構(gòu)規(guī)劃的部分，因而在對(duì)路徑進(jìn)行規(guī)劃方面還有很多不足之處。

1.3 慎思/反應(yīng)混和結(jié)構(gòu)

對(duì)于慎思/反應(yīng)混合結(jié)構(gòu)而言，既可以說(shuō)其是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，因?yàn)槠湓诠δ苌媳确磻?yīng)結(jié)構(gòu)更強(qiáng)大，利用更為先進(jìn)的異步處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，獨(dú)立自主的執(zhí)行任務(wù)；也可以說(shuō)是反應(yīng)結(jié)構(gòu)的分支；因?yàn)檫@一系統(tǒng)是對(duì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)的改革和創(chuàng)新。

2 智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)中占主導(dǎo)位置的技術(shù)分析

對(duì)于占主導(dǎo)位置的技術(shù)，在本文，筆者從導(dǎo)航技術(shù)、路徑規(guī)劃以及多傳感信息融合技術(shù)等三個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 導(dǎo)航技術(shù)

導(dǎo)航技術(shù)可以說(shuō)是移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù)之一，它主要是應(yīng)用于機(jī)器人的躲避障礙物的運(yùn)動(dòng)。其工作原理是機(jī)器人利用傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知，進(jìn)而對(duì)周?chē)h(huán)境有所了解，對(duì)障礙物進(jìn)行判斷，并通過(guò)自身的處理從而達(dá)到躲避障礙物的目的。這一技術(shù)發(fā)展的較為成熟，在機(jī)器人技術(shù)中廣泛應(yīng)用，并進(jìn)一步的拓展：進(jìn)而發(fā)展了很多種導(dǎo)航模具：現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的有GPS導(dǎo)航、磁導(dǎo)航以及視覺(jué)導(dǎo)航等三種導(dǎo)航。

2.2 路徑規(guī)劃技術(shù)

所謂的路徑規(guī)劃技術(shù)，通俗的講，就是在多條路徑中選擇一條最好的路徑。這一技術(shù)的“年齡”和機(jī)器人研究的“年齡”相差無(wú)幾，其起源于上個(gè)世紀(jì)七十年代。對(duì)于路徑的規(guī)劃根據(jù)機(jī)器人智能的程度分為兩種，一種是智能程度較高的機(jī)器人，已知全局路徑進(jìn)而選擇最佳途徑，一種是智能程度較低，已知路徑的局部。兩種路徑規(guī)劃技術(shù)應(yīng)用于不同的用途。

2.3 多傳感器信息融合技術(shù)

多傳感器信息融合技術(shù)的發(fā)展的時(shí)間相對(duì)較短，開(kāi)始研究這種技術(shù)是二十世紀(jì)八十年代，雖然研究時(shí)間較短，但是其也機(jī)器人的核心技術(shù)之一。所謂的信息融合，是指不同環(huán)境下傳感器掌握的環(huán)境信息進(jìn)行融合處理之后，進(jìn)而將不同的環(huán)境在顯示屏上顯示。不同的環(huán)境信息具有冗長(zhǎng)性，繁雜性，經(jīng)過(guò)傳感器的處理，將信息進(jìn)行及時(shí)有效的融合，并能夠精準(zhǔn)的反應(yīng)出環(huán)境的特點(diǎn)。

3 智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的展望

3.1 高智能機(jī)器人

所謂的高智能機(jī)器人，就是具備人類基本感情的機(jī)器人。其是未來(lái)機(jī)器人發(fā)展的主要方向，但是現(xiàn)階段這一目標(biāo)還不能實(shí)現(xiàn)，對(duì)于移動(dòng)智能機(jī)器人的研究還處于基礎(chǔ)階段。要想研制出高智能機(jī)器人，應(yīng)對(duì)“智能”二字有充分的理解。只有徹底，全面的理解智能，才能創(chuàng)造出新型高端的類人智能機(jī)器人。

3.2 情感機(jī)器人

感情機(jī)器人比高智能機(jī)器人更先進(jìn)，該類機(jī)器人可以在有基本感情的基礎(chǔ)上進(jìn)而對(duì)感情做更近一步的思考和理解。是機(jī)器人研究的最高境界。之外就是視覺(jué)導(dǎo)航機(jī)器人。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能機(jī)器人的研制不是某一項(xiàng)技術(shù)就可以完成的，它涉及到眾多的領(lǐng)域，例如像計(jì)算機(jī)工程、傳感器，之外，其也有較為廣闊的應(yīng)用前景。但是現(xiàn)階段其還在研發(fā)初期，有關(guān)科研部門(mén)應(yīng)對(duì)其加大投入。在本文，筆者首先介紹了智能移動(dòng)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，之后又對(duì)智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)中占主導(dǎo)位置的技術(shù)分析，最后對(duì)未來(lái)研發(fā)智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行展望，以上便構(gòu)成筆者在本文所闡述的論點(diǎn)，以期為讀者，相關(guān)工作者提供者提供幫助。

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作者單位

山東電子職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 山東省濟(jì)南市 250200