分分三分快3怎么玩扫地机器人是如何做室内定位的? | 雷锋网

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雷锋网按:本文作者张玉坤/刘伟,来自北邮人机与认知实验室(公号:人机与认知实验室)。路径规划技术是扫地机器人研究的核心内容之一,机器人定位与环境地图构建就说 为路径规划服务的,本文是扫地机器人路径规划中的定位。可还并能了了参看文章:扫地机器人是为什么么么会做路径规划的?

相信屏幕前的各位看官应该完整性都是过扫地的经历,回想一下扫地的过程,可分分三分快3怎么玩还并能了了分解为有有3个 多主要的动作:走到某个位置;将其打扫干净。与之相应的,作为人类扫地劳动的替代者——扫地机器人也包涵盖有3个 多主要的系统:自主导航系统和清扫系统。

肯能说清扫系统是扫地机器人冠以“扫地”之名的本钱,是扫地机器人之心;没有自主导航系统就说 它冠以“机器人”之名的底气,是扫地机器人之脑。肯能没有自主导航系统,没有它还并能了被称为“扫地机器”而完整性都是“扫地机器人”。下面很久我们歌词 具体来看一下扫地机器人的“底气”是为什么么么会产生的。

| 机器人导航的有有3个 多经典问题

说到机器人的自主导航,简单来说可还并能了了归结为由MIT教授John J. Leonard和原悉尼大学教授Hugh Durrant-Whyte提出的有有3个 多问题:

 (1)Where am I ?

 (2)Where I am going?

 (3)How should I go there?

第有有3个 多问题是机器人的定位问题,即如可根据现在观测到的和前面已知的信息,判断机器人在当前环境中的位置。第3个和第有有3个 多问题,实际上就说 指定有有3个 多目标,其他规划一定的路径来实现你你你这人目标。对一般的移动机器人来说,你你你这人目标是有有3个 多点,即点到点导航。而对扫地机器人来说,其目标完整性都是到达某其他,就说 遍历某有有3个 多区域,以实现对房间的清扫。今天让我们歌词 先来看一下第有有3个 多问题,即扫地机器人的定位。

定位是包括扫地机器人在内的移动机器人自主导航中分分三分快3怎么玩最基本的环节,也是完成任务还并能了处置的问题。说到定位,我们歌词 首先想到的肯能是GPS定位、基站定位等常用的室外定位。

与之不同,扫地机器人的定位完整性都是室内定位,其要求定位精度高(至少在亚米级),实时性好,GPS、基站定位等最好的法分分三分快3怎么玩子无法满足。扫地机器人定位总体上可还并能了了分为相对定位和绝对定位,下面我们歌词 分别来看。

| 相对定位法

航位推算法(Dead-Reckoning Method)是你你你这人经典的相对定位法,也是扫地机器人目前最为广泛使用的你你你这人定位最好的法子。它利用机器人装备的各种传感器获取机器人的运动动态信息,通过递推累计公式获得机器人相对初试情况汇报的估计位置。航位推算较常使用的传感器一般有:码盘,惯性传感器(如陀螺仪、加强度计)等。

码盘法一般使用安放进去车轮上的光电码盘记录车轮的转数,进而获得机器人相对于上一采样时刻位置和姿态的改变量,通过你你你这人位移量的次要就可还并能了了估计机器人的位置。码盘法优点是最好的法子简单、价格低廉,但其容易受标定误差、车轮打滑、颠簸等因素影响,误差较大。其他肯能码盘价格便宜,简单易用,可用于机器人较短时间距离内的位置估计。

惯性传感器使用陀螺仪和加强度计得到机器人的角加强度和线加强度信息,通过积分获得机器人的位置信息。一般情况汇报下,使用惯性传感器的定位精度高于码盘,其他其精度也要受陀螺仪漂移、标定误差、敏感度等问题影响。无论是使用码盘还是惯性传感器,它们都存在有有3个 多同去的缺点:有次要误差,随着行驶时间、距离的不断增加,误差就说 断增大。其他相对定位法不适合于长时间、长距离的精取舍位。

| 绝对定位法

绝对定位法是指机器人通过获得外界其他位置等己知的参照信息,通过计算我本人与参照信息之间的相互关系,进而解算出我本人的位置。.绝对定位主要采用基于信标的定位、环境地图模型匹配定位、视觉定位等最好的法子。

  • 基于信标的定位

信标定位原存在航海或航空中利用无线电基站发出的无线电波实现定位与导航的技术。对机器人室内定位而言是指,机器人通过各种传感器接收或观测环境中已知位置的信标,经过计算得出机器人与信标的相对位置,再代入已知的信标位置坐标,解出机器人的绝对坐标来实现定位。用于定位的信标需满足3个条件:

(1)信标的位置固定且信标的绝对坐标已知;

(2)信标具有主被动形态,易于辨识;

(3)信标位置便于从各方向观测。

信标定位最好的法子主要有三边测量和三角测量 。三边测量是根据测量得到的机器人与信标的距离来取舍移动机器人位置的最好的法子。三边测量定位系统至少还并能了3个已知位置的发射器(或接收器),而接收器(或发射器)安放进去移动机器人上。三角测量和三边测量的思路大体一致,通过测量移动机器人与信标之间的层厚来进行定位。

基于信标的定位系统依赖于一系列环境中已知形态的信标,并还并能了在移动机器人上安装传感器对信标进行观测。用于信标观测的传感器有就说 种,比如超声波传感器、激光雷达、视觉传感器等。可还并能了了实时测量,没有累进误差,精度相对较高、稳定性好,提供快速、稳定、精确的绝对位置信息,但安装和维护信标花费很高。市场上肯能出先较为心智心智成熟期期图片 的句子期 图片 的基于信标定位的信标定位扫地机器人,如Proscenic的模拟GPS卫星三点定位技术,iRobot的Northstar导航定位技术,但肯能其价格较为昂贵,它们都用于相对高端的产品中。

  • 环境地图模型匹配定位

是机器人通过自身的各种传感器探测随近环境,利用感知到的局部环境信息进行局部的地图构造,并与其内部管理过后 存储的完整性地图进行匹配。通过匹配关系获得我本人在全局环境中的位置,从而取舍自身的位置。该最好的法子肯能有严格的条件限制,只适于其他形态相对简单的环境。

  • 基于视觉的定位

科学研究统计表明,人类从外界获得信息量约有75%来自视觉,视觉系统是机器人与人类感知环境最接近的探测最好的法子。受益于模式识别、机器视觉的发展,基于视觉的机器人定位近年来成为研究热点。

基于视觉的定位主要分为单目视觉、双目视觉。

单目视觉无法直接得到目标的三维信息,还并能了通过移动获得环境中形态点的层厚信息,适用于工作任务比较简单且层厚信息要求不高的情况汇报,肯能利用目标物体的几何形态模型,在目标上取3个以上的形态点也并能获取目标的位置等信息,但定位精度不高。

双目立体视觉三维测量是基于视差原理的,即左相机像面上的任意其他很久我能在右相机像面,上找到对应的匹配点,就可还并能了了取舍出该点的三维信息,从而获取其对应点的三维坐标。

目前,基于视觉定位的扫地机器人也已有产品推出,iRobot和Dyson分别于2015年及2014年推出了基于视觉定位的高端扫地机器人RoomBa9500和3500Eye。

| 小结

自主定位是扫地机器人自主路径规划的基础。经越多年的研究,虽然受成本、生产等因素的制约,航位推算法仍然是目前采用最广泛的定位最好的法子,但通过算法优化,利用混合定位,可还并能了了减小其误差带来的影响。其他,随着视觉定位等较高定位精度的定位最好的法子的进一步心智心智成熟期期图片 的句子期 图片 ,其成本也将逐步下降,并将从高端市场逐渐推向大众市场,到过后 扫地机器人的定位精度,智能化水平都将有普遍的提升。

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