物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的移動機器人定位與控制研究

岑曦

（百色職業(yè)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)百色市 533000）

在機器人核心系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的推動下，人們對移動機器人的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是針對軍事航天服務(wù)行業(yè)等各個領(lǐng)域，起到了一定的作用，但是在移動機體的逐漸智能化發(fā)展的過程中，人們對其要求不斷提高，其所承擔(dān)的任務(wù)也就更為復(fù)雜化，所以為了能夠有效解決各項工作所面臨的問題，則必須要加強重視，確?？梢赃m當(dāng)?shù)淖龊脙?yōu)化，并有效的交物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入到移動機器人定位及控制研發(fā)當(dāng)中，從而最大化發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢。

1 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下移動機器人的研究意義及背景

機器人技術(shù)是人類科技發(fā)展歷史上重大發(fā)明，其能夠在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上幫助人們解決生活及生產(chǎn)中所面臨的各項問題，而且已經(jīng)發(fā)出多種類型的機器人，其能夠有效的深入到軍事工業(yè)服務(wù)等各個領(lǐng)域，并創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟價值。而且，機器人作為一種高端新型技術(shù)，其有效的將電子技術(shù)、計算機科學(xué)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個學(xué)科技術(shù)融入到研發(fā)當(dāng)中，有效發(fā)揮各樣化優(yōu)勢，從而能夠反映國家工業(yè)自動化程度水平。再加上移動機器人是一個集環(huán)境信息、感知、自主任務(wù)規(guī)劃、智能控制的智能機器人，其擁有高度自主規(guī)劃與自主適應(yīng)力，在實際復(fù)雜環(huán)境當(dāng)中運行的過程中，能夠拓展機器人的應(yīng)用領(lǐng)域，而且可以在相應(yīng)的地方對各項應(yīng)用方案進行優(yōu)化，分析其涉及到的學(xué)科領(lǐng)域，實現(xiàn)更加全面的落實，從而能夠取得更為顯著的成果。而且在科學(xué)技術(shù)穩(wěn)定發(fā)展的推動下，計算機等電子技術(shù)的突破，對于移動機器人的研究取得了一定的進展，移動機器人智能水平得到了大幅度提高，操作方式逐步向自動化方向發(fā)展，而且工作空間也在由較為復(fù)雜的背景擴展到更加高效的服務(wù)形式。最重要的是，移動機器人通過高度自主性能夠再危險及限制的環(huán)境下生存，幫助人類完成更多任務(wù)，從而得到了廣泛運用。

因此，移動機器人的應(yīng)用，必須要加強對其重視，這樣可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上做好更為全面的優(yōu)化，解決傳統(tǒng)機器運行中所面臨的問題。而且對于互聯(lián)網(wǎng)來講，其作為一種實現(xiàn)萬物互聯(lián)的智能網(wǎng)絡(luò)，其能夠?qū)⑺形锲吠ㄟ^射頻識別等信息傳感設(shè)備相互銜接，這樣可以實現(xiàn)智能化識別，為各項工作提供安全可靠的個性化服務(wù)，完成對萬物的管理與控制，從而實現(xiàn)一體化發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的主要特征就是，其可以通過射頻識別，提多種方式獲得物理世界對各種信息并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)移動通信網(wǎng)等，網(wǎng)絡(luò)信息實現(xiàn)交互及信息共享的功能提高自身的感知能力，為日后的各項決策與應(yīng)用提供更多幫助。所以說，針對互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下移動機器人的研究來講，必須要加強對其重視，確保可以有效的對定位及控制工作進行優(yōu)化，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上拓展研究方案，最大化實現(xiàn)移動機器人的效果，從而為移動機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了全新的方向與道路[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)概念及構(gòu)架

2.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在穩(wěn)定發(fā)展的推動下，雖然自身的水平在不斷提升，而且能夠廣泛的融入到各個領(lǐng)域當(dāng)中，但是并沒有對其有了確切成熟的定義，在實際將相關(guān)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接的過程中，能夠完成信息的交換與通信，從而實現(xiàn)對信息物品的智能化識別與定位，為后續(xù)的應(yīng)用提供的幫助，同時能減少多樣化因素影響，把相關(guān)物品和互聯(lián)網(wǎng)進行連接，完成信息交互與通信交流，進而實現(xiàn)對物體的智能化識別。而且無論是通過哪種定義，都需要在項目的基礎(chǔ)上進行拓展，并將核心建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，從而實現(xiàn)各項工作的優(yōu)化，避免產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架

目前物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架主要可以分為三層，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層，而且感知層主要是由各種傳感器所構(gòu)成，在實際應(yīng)用的過程中主要目的是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)體系對現(xiàn)實所需進行感知與識別，從而能夠獲取更為準(zhǔn)確的信息。而網(wǎng)絡(luò)層則是由物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等各類結(jié)構(gòu)單元所組成，在實際運行的過程中主要負責(zé)傳遞和處理，經(jīng)感知層篩選后的數(shù)據(jù)信息，而且這一環(huán)節(jié)發(fā)揮不可替代的作用，必須要得到重視，從而能夠在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，最大化發(fā)揮應(yīng)有的效果。最后針對應(yīng)用層來講，其主要在物聯(lián)網(wǎng)與用戶之間發(fā)揮連接的作用，并根據(jù)各個行業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)的實際需求，從而能夠有效的對其進行定位與監(jiān)控，全面發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的效果。而且互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)相比，其技術(shù)更為鮮明，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實用性更好，能夠有效的融入到各個領(lǐng)域應(yīng)用當(dāng)中，從而最大化發(fā)揮基礎(chǔ)的應(yīng)用效果，解決傳統(tǒng)應(yīng)用所面臨的問題，實現(xiàn)物品的智能控制。

3 移動機器人定位方法

3.1 拓撲地圖直推法

在移動機器人定位過程中，通常會利用拓撲地圖來展示結(jié)構(gòu)化外部環(huán)境，從而對機器人的位置信息進行直接推理，再加上移動機器人定位和運動控制間聯(lián)系較為密切，所以為了能夠保證工作的有效進行，還需要將合理規(guī)劃后的運動線路，對各個地圖間進行優(yōu)化，使得整個定位與移動過程始終保持一致，這樣可以避免位置受到一定的影響，從而能夠更加準(zhǔn)確的識別下一個節(jié)點的信息，而且按階段分布式進行位置信息推理的過程中，需要根據(jù)起點和已知路徑進行優(yōu)化，有效減少定位誤差，保證不會受運動距離的影響成本，提高移動機器人的定位精準(zhǔn)，幫助機器人進一步調(diào)整鐵路的規(guī)劃，從而能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的定位[1]。

3.2 幾何地圖指推法

幾何地圖直推法主要是以自身環(huán)境中已知點作為參照，用其相對位置進行定位，是一種以路邊為基礎(chǔ)的定位方法，而且在實際應(yīng)用的過程中，主要就是噪聲對識別路徑定位的影響，而且任何地圖描繪較小的環(huán)境特征上，都需要進行優(yōu)化，這樣可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上完善各項工作，尤其是在傳感器融合三角方法基礎(chǔ)上，使用幾何地圖進行直推定位法，可以有效實現(xiàn)各項工作的有序進行。再加上這種方法主要是由兩部分組成特點的準(zhǔn)確識別，以及利用其結(jié)果進行推理分析，從而實現(xiàn)更加準(zhǔn)確的定位，而且特征點的識別需要利用三角形融合算法、機器人的激光聲吶等多種信息反饋中，掌握各項信息，并通過綜合分析后有效依據(jù)環(huán)境中特征點變化進行位置的定位。

3.3 幾何地圖概推法

在移動機器人技術(shù)穩(wěn)定發(fā)展的推動下，其定位研究逐步加深，而且對定位精準(zhǔn)度要求不斷提高，針對概率推理法的研究來講，還應(yīng)該做好更為全面的分析，確保可以通過多種定位法的有效運用來提高成功率。首先，擴展卡爾曼濾波器的運用，其主要是為了增強機器人定位信息的準(zhǔn)確性，而且運用高斯分布來描述，機器人配置信息和朝向信息，使得其在移動過程中狀態(tài)變化不會有影響，從而保證各項工作的有序進行，而且這種方法涵蓋了多個方面，掃描識別與位置的計算。所以，為了能夠提高數(shù)據(jù)分析的高效性，則應(yīng)該加強對定位效率的認識，從而做好更全面的優(yōu)化。其色，馬爾可夫定位算法，這種方法與擴展卡爾曼濾波器有著一定的區(qū)別，主要就是不使用高斯分布現(xiàn)實概率密度，而是在所需條件下將整個狀態(tài)空間進行分散化，直接通過各項數(shù)據(jù)的優(yōu)化來實現(xiàn)方法的利用，從而能夠全面發(fā)揮概率推理法的應(yīng)用效果，避免受到多元化因素影響。因此，無論是在運用哪種方法，都需要加強對各項工作的重視，確保可以在下午的基礎(chǔ)上實現(xiàn)定位過程中的優(yōu)化，加快移動機器人定位速度，實現(xiàn)各項方法的最大發(fā)揮[3]。

4 移動機器人控制技術(shù)

4.1 運行控制技術(shù)

移動機器人都有行動控制方法，主要是通過其反應(yīng)式系統(tǒng)進行拓展，而且其處于反應(yīng)式與慎思行之間。所以，為了能夠最大化發(fā)揮移動機器人的運行效果，則應(yīng)該做好相對較為全面的分析，確?？梢杂行У膶C器人運行過程中比較常見的問題解決，避免受到一定的影響。其中，目前機器運行過程中比較常見的問題，就是其靈活性相對較差，大部分機器人只能在預(yù)定異地處理或簡單的環(huán)境中完成動作指令，一旦機器人處于陌生環(huán)境下，則不僅會消耗大量的時間完成任務(wù)，甚至?xí)?dǎo)致其控制效果不佳，同時對環(huán)境有效信息感知較差，無法準(zhǔn)確模擬自身所處環(huán)境，需要不斷提高技術(shù)水平，避免產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響[4]。

4.2 視覺技術(shù)

對于移動機器人的研究來講，為了能夠確保其技術(shù)效果最大化，還應(yīng)該加強對視覺技術(shù)的重視，確?？梢栽谙鄳?yīng)的地方進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)機器人電子系統(tǒng)的有效運用，通過機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)等研發(fā)，使得對移動機器人的運行有著更為充足的了解。通常主動視覺系統(tǒng)應(yīng)該依據(jù)移動激情，在其所處環(huán)境狀態(tài)下進行優(yōu)化，并及時調(diào)整自身的狀態(tài)，使得自己始終保持最佳成像模式，促使系統(tǒng)能夠更加便捷的完成特殊的設(shè)計任務(wù)，無動態(tài)追蹤物體的軌跡等，提高運行的效果。

移動機器人視覺系統(tǒng)在其領(lǐng)航中探測和辨識起到至關(guān)重要的作用，而且環(huán)境探測包括障礙探測、辨識等各項功能，主要目的是為移動機器人提供更為準(zhǔn)確的環(huán)境信息，而且集包含了機器人的全局坐標(biāo)定位及運動物體速度方向的，為了能夠減少各項影響因素，則必須要做好更為全面的優(yōu)化，從而獲得相對較為準(zhǔn)確的信息。而且機器人視覺系統(tǒng)，主要可以分為多個類型。比較常見的軟件法，其主要指的是圖像采集卡的實現(xiàn)，通過圖像識別，錄入計算機程序完成各項工作，而且，為了能夠有效實現(xiàn)操作的高效性，這應(yīng)該加強對各項工作的重視，確?？梢栽谑袌錾线M行優(yōu)化，并儲存更多的海量數(shù)字圖像，信息數(shù)據(jù)處理等，使得自身工作量不斷提升。而針對硬件法，主要是通過數(shù)據(jù)采集處理板上，將圖像識別算法固化處理，利用采集完成的圖像數(shù)字進行轉(zhuǎn)化及壓縮處理等。再加上多數(shù)圖像處理，分析計算都需要由圖像采集板完成，而且可以有效減輕計算機的運行負擔(dān)，使得機器人視覺系統(tǒng)處理效果得到全面提升。第三種方法則是將軟件和硬件有效整合，這樣能夠通過簡單但量大的圖像識別，完成數(shù)據(jù)采集板的應(yīng)用，同時可以通過分析結(jié)果傳輸給主計算機，在主計算機完成剩余的少量任務(wù)，而且這不僅能夠有效提高任務(wù)完成的效果，同時減小了開發(fā)數(shù)據(jù)采集處理的難度，避免受多元化因素影響。

5 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動機械和技術(shù)的整合

當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模組網(wǎng)應(yīng)用，為移動機器人對外部環(huán)境的感知提供了大量的信息來源，而且室外移動機器人經(jīng)常使用的定位輔助信息，如衛(wèi)星定位信號、移動通信基站等，能夠全面保障信息的準(zhǔn)確性，從而為日后各項工作的有序進行提供更多幫助，尤其是針對移動機器人自身的定位及控制來講，能夠保證各項數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而室內(nèi)移動機器人的運行環(huán)境限制衛(wèi)星定位信號使用及移動通信基站信號的精準(zhǔn)度。所以，通過各項工作的完善，還需要借助市內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備輔助信息，為高精度定位與控制提供必要的輔助，而且各項工作在實際開展的過程中，還應(yīng)該做好更為全面的分析，這樣可以全面掌握室內(nèi)移動機器人運行環(huán)境是否受衛(wèi)星信號使用的限制，只有不斷對各項工作進行完善，并通過WiFi、藍牙、超寬頻信號、二維碼等互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的有效運用，來實現(xiàn)更加全面的整合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動機器人技術(shù)，為機器人都有穩(wěn)定運行提供更加準(zhǔn)確的位置參考信息[5]。

6 結(jié)束語

總而言之，在社會經(jīng)濟及科學(xué)技術(shù)穩(wěn)定發(fā)展的推動下，人們的生活水平在不斷提升，對機器人的依賴性也在增強，而且在實際應(yīng)用的過程中對其要求不斷增多。所以，移動機器人定位于控制技術(shù)需要接入物聯(lián)網(wǎng)進行優(yōu)化，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對技術(shù)進行創(chuàng)新，通過對物聯(lián)網(wǎng)基本概念及結(jié)構(gòu)的了解，掌握互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下移動機器人定位與控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，確?？梢栽诂F(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，最大化發(fā)揮技術(shù)性的應(yīng)用效果，滿足人們對移動機器人的各項需求。