移动机器人关键技术分析

魏全盛++丁莉英

摘 要：移动机器人是机器人领域的重要研究对象，具有十分广阔的发展前景。本文从多信息融合、引导技术、通讯技术以及自动充电技术四方面对移动机器人的关键技术进行介绍分析。

关键词：移动 机器人 引导 通讯

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0025-01

移动机器人作为一种新型的机器人在当前生产、生活、科学研究和空间探测中的应用越来越广泛，在某些场合和环境中正在代替人发挥着日益重要的作用。下面简要介绍移动机器人的发展现状及其关键技术。

1 智能机器人的多信息融合

多传感器信息融合的基本原理就是充分利用多个传感器资源，将这些资源在空间或时间上的冗余或互补信息按照特定算法进行计算，得到融合后的一致性信息。利用融合后的信息进行移动机器人控制更人性化、更方便。移动机器人在运动进程中，始终要感知四周的静态，动态情况信息，和本身状况信息，如位置、姿态、速率和体系内部状况等。因此，机器人通常装有如视觉、声纳、红外、光敏、雷达等等多种传感器。多传感器收集的数据具备冗余性和互补性，可以扩大时间和空间上的观察规模，加强数据的可信任度和体系的分辩本领，这对增强系统体系的鲁棒性和可靠性是非常重要的。

多传感器信息融合的方法有：经典推理法（加权平均法）、卡尔曼滤波法、贝叶斯估计法、Dempster Sharer征据推理法、另外还有聚类分析法、产生式规则法模糊集合理论、神经网络方法，粗集理论、小波分析理论、专家系统等。

2 移动机器人的引导技术

目前移动机器人的成熟产品中，自动导引车是使用最为广泛的。自动导引车中具有充电电池盒自动导引装置。在内置程序及导引装置的作用下，自动导引车可以不借助人力帮助自动抵达指定位置。随着工作要求的花样繁多以及科学技术的不断创新，移动机器人的引导技术也在不断更新。当前移动机器人人常用导引方法有：电磁导引、光学反射导引、视觉导引等。此外还有利用惯性导航技术、GPS 定位技术、电子罗盘等技术的导引方法。每种导引技术都有自己优缺点。但是随着技术不断发展以及移动机器人越来越广泛的应用，视觉导引技术成为移动机器人研究的重点方向。

3 移动机器人的人机通讯技术

当今机器人远程控制体系的成长特色不是一味要求全自治体系，而是致力于操作者与机器人的人机交互，即遥控加局部自立体系组成完全的监控遥控操作体系，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。为此，可以将远程控制技术与机器人相结合，实现对机器人的远程操作。如此也可以提高机器人的智能化水平，，达到共同解决问题的目的。目前比较成熟的通信方案是，移动机器人通过无线通讯系统就近接入到internet中，然后通过广域网实现机器人的远程人机交互。同时在接入点设置远程传输以及本地监控层，就近的工作人员可以及时帮助机器人解决一些困难解决的问题，同时将信息实现远程共享。

4 移动机器人的人自动充电技术

移动机器人都是用自身搭载的蓄电池供电，一段时间后，能量耗尽，就需要人工干预的方式充电。如果采用人工充电，这样机器人就工作于一种非连续的环境。如果要实现机器人长期工作连续任务环境中，则需要机器人自我支持的机制。一旦开始运行，机器人就工作于连续任务环境，车体的停止，启动都是由机器人自主完成。

机器人运行一段时间，需要补充能量，机器人行驶到充电区域，车载充电系统与地面充电系统实现对接后，开始充电，这个过程中机器监控电池状态，主要是电池电压，检查是否为充满电状态，当充电结束后，机器人自动脱离充电系统，驶向工作区或者原地待命，开始正常工作。整个过程中实现全自动化、智能化、无需专人开管。

移动机器人自动充电方式主要分为接触式充电和非接触式充电，其中接触式充电技术比较成熟，而非接触式是一种更优秀的充电方式，未来的潜力更大，但是还有一些问题没有解决，比如传输过程巨大的能量损耗等。

按照机器人与充电插座的连接方式，接触式充电分为三类：上置式、侧置式、下置式。一个机器人要想实现自动充电必须具备以下能力。

（1）可以检测到什么时候需要充电。

（2）要能对充电座定位。

（3）到达指定充电区域需要导航支持。

（4）和充电座之间必须能够实现自主的链接和脱离。

（5）需要确定充电插座的物理连接。

5 结论

本文对移动机器人设计过程中涉及的几项关键技术进行简要分析。随着科研人员对移动机器人研究力度的不断加大，未来几年内移动机器人将越来越广泛的出现在人们的视野中。

参考文献

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