Dengan peningkatan teknologi penginderaan, teknologi pintar dan teknologi pengkomputeran yang berterusan, robot bergerak pintar akan dapat memainkan peranan manusia dalam pengeluaran dan kehidupan. Oleh itu, apakah aspek utama teknologi kedudukan robot mudah alih? Disimpulkan bahawa pada masa ini, robot mudah alih mempunyai lima teknologi penentududukan ini.
Teknologi navigasi dan kedudukan ultrasonik untuk robot mudah alih
Prinsip kerja navigasi dan kedudukan ultrasonik juga serupa dengan laser dan inframerah. Biasanya, gelombang ultrasonik dipancarkan dari probe pemancar sensor ultrasonik, dan gelombang ultrasonik kembali ke alat penerima ketika menghadapi rintangan dalam medium.
Dengan menerima isyarat pantulan ultrasonik yang dikirimkan sendiri, dan menghitung jarak perambatan sesuai dengan perbezaan waktu dan kecepatan perambatan transmisi ultrasonik dan penerimaan gema, jarak dari halangan ke robot dapat diperoleh, yaitu, ada formula : S=TV / 2, di mana T - perbezaan masa antara penghantaran ultrasonik dan penerimaan; V - halaju gelombang gelombang ultrasonik merambat dalam medium.
Sudah tentu, banyak robot mudah alih menggunakan peranti pemancar dan penerima yang terpisah dalam teknologi navigasi dan kedudukan. Beberapa alat penerima disusun dalam peta persekitaran, dan prob transmisi dipasang pada robot bergerak.
Dalam navigasi dan kedudukan robot mudah alih, sukar untuk mendapatkan maklumat persekitaran sekitar sepenuhnya kerana kecacatan sensor ultrasonik, seperti pantulan spekular dan sudut sinar yang terhad. Oleh itu, sistem sensor ultrasonik yang terdiri daripada beberapa sensor biasanya digunakan untuk menetapkan model lingkungan yang sesuai, Maklumat yang dikumpulkan oleh sensor dihantar ke sistem kawalan robot bergerak melalui komunikasi bersiri. Kemudian sistem kawalan menggunakan algoritma tertentu untuk memproses data yang sesuai mengikut isyarat yang dikumpulkan dan model matematik yang telah ditetapkan, dan maklumat persekitaran kedudukan robot dapat diperoleh.
Kerana kelebihan kos rendah, kadar pemerolehan maklumat yang cepat dan resolusi jarak tinggi, sensor ultrasonik telah digunakan secara meluas dalam navigasi dan kedudukan robot mudah alih untuk waktu yang lama. Lebih-lebih lagi, ia tidak memerlukan teknologi gambar yang kompleks ketika mengumpulkan maklumat persekitaran, jadi ia mempunyai kelajuan yang cepat dan prestasi masa nyata yang baik.
Teknologi navigasi visual dan kedudukan robot bergerak
Dalam sistem navigasi visual dan kedudukan, mod navigasi memasang kamera kenderaan dalam robot berdasarkan penglihatan tempatan banyak digunakan di dalam dan luar negara. Dalam mod navigasi ini, peralatan kawalan dan alat penginderaan dimuat di badan robot, dan keputusan peringkat tinggi seperti pengenalan gambar dan perancangan jalan diselesaikan oleh komputer kawalan on-board.
Sistem navigasi dan kedudukan visual terutamanya merangkumi: kamera (atau sensor gambar CCD), peralatan pendigitalan isyarat video, pemproses isyarat pantas berdasarkan DSP, komputer dan periferalnya, dll. Pada masa ini, banyak sistem robot menggunakan sensor gambar CCD. Unsur asasnya ialah barisan elemen pengimejan silikon. Elemen fotosensitif dan peranti pemindahan caj dikonfigurasikan pada substrat. Melalui pemindahan caj secara berurutan, isyarat video berbilang piksel dikeluarkan secara berkongsi dan berurutan. Sebagai contoh, resolusi gambar yang dikumpulkan oleh sensor CCD kawasan boleh dari 32 × 32 hingga 1024 × 1024 piksel, dll.
Prinsip kerja sistem navigasi visual dan kedudukan adalah untuk memproses persekitaran di sekitar robot secara optik. Pertama, kamera digunakan untuk mengumpulkan maklumat gambar, memampatkan maklumat yang dikumpulkan, dan kemudian memasangnya kembali ke subsistem pembelajaran yang terdiri daripada rangkaian saraf dan kaedah statistik, Kemudian subsistem pembelajaran menghubungkan maklumat gambar yang dikumpulkan dengan kedudukan sebenar robot untuk menyelesaikan fungsi navigasi dan kedudukan autonomi robot.
Sistem Kedudukan Global
Pada masa kini, dalam penerapan teknologi navigasi dan penentududukan robot pintar, kaedah penentuan kedudukan dinamik perbezaan pseudo secara amnya digunakan. Penerima rujukan dan penerima dinamik digunakan untuk memerhatikan empat satelit GPS bersama-sama, dan koordinat kedudukan tiga dimensi robot pada waktu dan momen tertentu dapat diperoleh mengikut algoritma tertentu. Kedudukan dinamik berbeza menghilangkan ralat jam satelit. Bagi pengguna yang berjarak 1000km dari stesen rujukan, ia dapat menghilangkan kesalahan jam satelit dan kesalahan troposfera, sehingga dapat meningkatkan ketepatan kedudukan dinamik dengan ketara.
Walau bagaimanapun, dalam navigasi mudah alih, ketepatan kedudukan penerima GPS mudah alih dipengaruhi oleh keadaan isyarat satelit dan persekitaran jalan, serta ralat jam, ralat penyebaran, bunyi penerima dan banyak faktor lain. Oleh itu, ketepatan kedudukan dan kebolehpercayaan navigasi GPS sahaja rendah. Oleh itu, kompas magnetik dan cakera kod Optik dan data GPS untuk navigasi. Di samping itu, sistem navigasi GPS tidak sesuai untuk navigasi robot dalaman dan bawah laut dan sistem robot dengan ketepatan kedudukan tinggi.
Teknologi navigasi dan kedudukan pantulan optik untuk robot bergerak
Kaedah navigasi dan kedudukan pantulan optik khas menggunakan sensor laser atau inframerah untuk mengukur jarak. Kedua-dua laser dan inframerah menggunakan teknologi pantulan cahaya untuk navigasi dan penentududukan.
Sistem penentududukan global laser umumnya terdiri daripada mekanisme putaran laser, cermin, peranti penerima fotolistrik dan perolehan dan penghantaran data.
Semasa operasi, laser dipancarkan ke luar melalui mekanisme cermin berputar. Apabila tanda jalan koperasi yang terdiri dari reflektor mundur diimbas, cahaya yang dipantulkan diproses oleh penerima fotolistrik sebagai isyarat pengesanan, mulakan program pemerolehan data, baca data cakera kod mekanisme berputar (nilai sudut yang diukur dari sasaran) , dan kemudian mengirimkannya ke komputer atas untuk memproses data melalui komunikasi, Menurut kedudukan yang diketahui dan maklumat yang dikesan dari tanda jalan, kedudukan dan arah semasa sensor dalam sistem koordinat tanda jalan dapat dihitung, untuk mencapai tujuan navigasi dan kedudukan lebih lanjut.
Jangkauan laser mempunyai kelebihan pancaran sempit, paralelisme yang baik, hamburan kecil dan resolusi arah jarak jauh yang tinggi, tetapi juga sangat terganggu oleh faktor persekitaran. Oleh itu, bagaimana untuk menggunakan isyarat yang dikumpulkan ketika menggunakan laser rangeing juga merupakan masalah besar. Di samping itu, ada area buta dalam laser, jadi sukar untuk mewujudkan navigasi dan penentuan kedudukan dengan laser saja. Dalam aplikasi industri, umumnya digunakan dalam pengesanan medan industri dalam jarak tertentu, seperti mengesan retakan saluran paip.
Teknologi penginderaan inframerah sering digunakan dalam sistem penghindaran halangan robot berbilang sendi untuk membentuk kawasan besar robot &; kulit sensitif" ;, yang meliputi permukaan lengan robot dan dapat mengesan pelbagai objek yang dihadapi dalam operasi lengan robot.
Sensor inframerah khas termasuk diod pemancar cahaya keadaan pepejal yang dapat memancarkan cahaya inframerah dan fotodioda pepejal yang digunakan sebagai penerima. Sinyal termodulasi dihantar oleh tiub pemancar cahaya inframerah, dan tiub fotosensitif inframerah menerima isyarat termodulasi inframerah yang dipantulkan oleh sasaran. Penghapusan gangguan cahaya inframerah ambien dijamin oleh modulasi isyarat dan penapis inframerah khas. Biarkan isyarat output VO mewakili output voltan dari intensiti cahaya yang dipantulkan, maka VO adalah fungsi jarak antara probe dan benda kerja: VO=f (x, P), di mana p - pekali pantulan benda kerja. P berkaitan dengan warna permukaan dan kekasaran sasaran. X - jarak antara probe dan benda kerja.
Apabila benda kerja adalah sasaran yang serupa dengan nilai p yang sama, X dan VO sesuai satu persatu. X dapat diperoleh dengan menginterpolasi data eksperimen pengukuran jarak dari pelbagai sasaran. Dengan cara ini, posisi robot dari objek sasaran dapat diukur dengan sensor inframerah, dan kemudian robot bergerak dapat dinavigasi dan diposisikan dengan metode pemprosesan maklumat lain.
Walaupun kedudukan sensor inframerah juga mempunyai kelebihan kepekaan tinggi, struktur sederhana dan kos rendah, kerana resolusi sudut tinggi dan resolusi jarak rendah, mereka sering digunakan sebagai sensor jarak dalam robot bergerak untuk mengesan rintangan pergerakan yang mendekati atau tiba-tiba, yang mudah untuk orang robot menghentikan rintangan dalam keadaan kecemasan.
Teknologi Slam
Sebilangan besar syarikat robot perkhidmatan terkemuka industri menggunakan teknologi slam. Apa itu teknologi slam? Ringkasnya, teknologi slam merujuk kepada keseluruhan proses penentuan kedudukan, pemetaan dan perancangan jalan robot dalam lingkungan yang tidak diketahui.
Slam (lokalisasi dan pemetaan serentak), sejak diusulkan pada tahun 1988, terutama digunakan untuk mempelajari kecerdasan pergerakan robot. Untuk persekitaran dalaman yang tidak diketahui sepenuhnya, dilengkapi dengan sensor teras seperti lidar, teknologi slam dapat membantu robot membina peta persekitaran dalaman dan membantu robot berjalan secara bebas.
Masalah SLAM dapat digambarkan sebagai: robot mula bergerak dari posisi yang tidak diketahui dalam lingkungan yang tidak diketahui, menempatkan dirinya mengikut perkiraan kedudukan dan data sensor, dan membina peta tambahan pada masa yang sama.
Pendekatan pelaksanaan teknologi slam terutama meliputi vSLAM, WiFi slam dan lidar slam.
1. VSLAM (visual SLAM)
Ia merujuk kepada navigasi dan penerokaan dengan kamera mendalam seperti kamera dan Kinect di persekitaran dalaman. Prinsip kerjanya hanyalah menjalankan pemprosesan optik pada persekitaran robot. Pertama, kamera digunakan untuk mengumpulkan maklumat gambar, memampatkan maklumat yang dikumpulkan, dan kemudian memasukkannya kembali ke subsistem pembelajaran yang terdiri daripada rangkaian saraf dan kaedah statistik, dan kemudian subsistem pembelajaran menghubungkan maklumat gambar yang dikumpulkan dengan kedudukan sebenar robot, Lengkapkan fungsi navigasi dan kedudukan autonomi robot.
Walau bagaimanapun, vSLAM dalaman masih dalam peringkat penyelidikan dan jauh dari aplikasi praktikal. Di satu pihak, jumlah pengiraan terlalu besar, yang memerlukan prestasi tinggi sistem robot; Sebaliknya, peta yang dihasilkan oleh vSLAM (kebanyakannya titik awan) tidak dapat digunakan untuk perancangan jalan robot, yang memerlukan penjelajahan dan penyelidikan lebih lanjut.
2．Wifi － SLAM
Ini merujuk pada penggunaan berbagai alat penginderaan di ponsel pintar untuk penentuan posisi, termasuk WiFi, GPS, giroskop, akselerometer dan magnetometer, dan menggambar peta dalam ruangan yang tepat dari data yang diperoleh melalui pembelajaran mesin, pengenalan pola dan algoritma lain. Penyedia teknologi ini diperoleh oleh apple pada tahun 2013. Tidak diketahui apakah Apple telah menerapkan teknologi WiFi slam ke iPhone, sehingga semua pengguna iPhone setara dengan membawa robot gambar kecil. Tidak syak lagi bahawa kedudukan yang lebih tepat tidak hanya kondusif untuk peta, tetapi juga menjadikan semua aplikasi bergantung lokasi (LBS) lebih tepat.
3．LLAMar SLAM
Ini merujuk pada penggunaan lidar sebagai sensor untuk mendapatkan data peta, sehingga robot dapat mewujudkan posisi dan pembinaan peta segerak. Sejauh teknologi itu sendiri, teknologi ini sudah cukup matang setelah bertahun-tahun dilakukan pengesahan, tetapi masalah kos lidar&# 39 perlu diselesaikan dengan segera.
Kereta tanpa pemandu Google menggunakan teknologi ini. Lidar yang dipasang di atas bumbung berasal dari syarikat velodyne Amerika Syarikat dan dijual dengan harga lebih dari $ 70000. Lidar ini dapat memancarkan 64 sinar laser ke sekitarnya ketika berputar pada kelajuan tinggi. Apabila laser menyentuh objek di sekitarnya dan kembali, ia dapat mengira jarak antara badan kenderaan dan objek di sekitarnya. Sistem komputer kemudian melukis peta topografi 3D yang sesuai dengan data ini, dan kemudian menggabungkannya dengan peta beresolusi tinggi untuk menghasilkan model data yang berbeza untuk sistem komputer on-board. Lidar menyumbang separuh daripada kos keseluruhan kenderaan, yang mungkin juga menjadi salah satu sebab mengapa kenderaan tanpa pemandu Google&# 39 tidak dapat dihasilkan secara besar-besaran.
Lidar mempunyai ciri-ciri pengarahan yang kuat, yang dapat memastikan ketepatan navigasi dan menyesuaikan diri dengan persekitaran dalaman dengan berkesan. Namun, lidar slam tidak menunjukkan prestasi yang baik dalam bidang navigasi dalaman robot, kerana harga lidar terlalu mahal.