試論移動機器人導航技術現狀與展望

中國人民解放軍工程兵學院筑城偽裝系 劉子豪 李鑫隆

試論移動機器人導航技術現狀與展望

中國人民解放軍工程兵學院筑城偽裝系 劉子豪 李鑫隆

在科學技術發展速度不斷加快的今天，移動機器人也開始一點點融入我們的日常生活之中，而對于移動機器人來說，先進的導航技術決定著其能否較好為為人類提供服務，為此本文就移動機器人導航技術現狀與展望展開了具體研究，希望這一研究能夠使更多人深入了解移動機器人。

移動機器人；導航技術；展望

0 前言

早在上世紀60年代末，具備現代意義的移動機器人便已經出現，而隨著經濟與科學的不斷發展，移動機器人已經從誕生初的復雜、危險環境代替人類工作，發展到在多個領域實現較為廣泛的應用，據筆者調查得知，移動機器人在當下的科學實驗室、醫學、農業、工業等領域應用都極為廣泛，而隨著導航技術的不斷進步，移動機器人已經開始走入我們的日常生活，可以預見的是，在不久的將來，移動機器人將在導航技術的支持下更好的為人類整體進步做出貢獻。

1 移動機器人導航技術的類別

為了較好完成本文就移動機器人導航技術展開的相關研究，我們首先需要明晰移動機器人導航技術的類別，結合相關文獻資料筆者將移動機器人導航技術分為磁導航、慣性導航、路標導航、視覺導航四類。

1.1 磁導航

對于應用在移動機器人上的磁導航技術來說，這一技術主要應用于移動機器人的自動引車系統中。對于磁導航技術來說，這一技術主要通過磁場強度的變化和作用，使移動機器人按預定路線完成移動，其本身具備著較高的可靠性。雖然磁導航可靠性較高，但其本身并沒能在移動機器人中實現較為廣泛的應用，而追其原因主要是由于這一技術的使用成本較高且維修較為困難所致。

1.2 慣性導航

除了磁導航外，慣性導航也是移動機器人上較為常見的一種的導航技術，慣性導航主要通過自身攜帶的陀螺儀進行機器人行動方向的檢測，并以此完成對移動機器人進行的導航，不同于磁導航的較高成本，慣性導航的成本較為親民，這也使得慣性導航在我國當下移動機器人中有著較為廣泛的應用，不過由于這一技術只能滿足移動機器人短時間的移動需要，這就使得慣性導航技術的應用范圍較為有限。

1.3 路標導航

對于移動機器人來說，路標導航也是一種較為重要的導航技術，這一導航技術主要通過傳感器識別路標景物以此完成移動機器人的導航，這就使得移動機器人能夠在路標導航技術的支持下具備一定路標識別能力，而這種能力的具備也使得路標導航在移動機器人領域存在著最為廣泛的應用。此外，路標導航技術還具備著價格便宜、便于操作、準確率較高等優點，這就使得移動機器人在路標導航技術的支持下自身的性能將實現較好提升。

1.4 視覺導航

除了上述幾種導航技術外，視覺導航也是移動機器人領域中較為重要的技術形式。對于視覺導航技術來說，其本身能夠實現移動機器人移動狀態中的障礙物識別，并能夠結合反饋信息較好完成移動機器人的移動，相較于上述三種導航技術，視覺導航技術的應用使得移動機器人開始向智能化方向發展，可以說視覺導航技術是未來移動機器人發展中最為重要的技術形式之一。

2 移動機器人的路徑規劃技術

對于移動機器人來說，想要較好實現自身的移動，其本身必須進行路徑的規劃，而實現這種路徑規劃的就是路徑規劃技術，可視圖法、自由空間法和柵格法等是最為常見的三種移動機器人路徑規劃技術。

2.1 可視圖法

對于可視圖法這一移動機器人路徑規劃技術來說，這一技術主要通過機器人、目標點以及障礙物之間進行的連線，形成供移動機器人移動的可視圖，這一可視圖能夠實現移動機器人移動過程中行走于無碰路徑，這就較好滿足了移動機器人的移動需求。值得注意的是，可視圖法這一路徑規劃技術無法在圓形地區應用。

2.2 自由空間法

除了可視圖法，自由空間法同樣屬于移動機器人路徑規劃技術，這一技術主要通過掃描連通圖形實現移動的規劃，由于掃描連通圖形的功能限制，自由空間法只能夠在一些錐形區域或凸多邊形區域進行應用。

2.3 柵格法

除了上述兩種技術形式外，柵格法也是重要的移動機器人路徑規劃技術之一，這一技術能夠將移動機器人移動區域分解為一個個小型柵格，而通過柵格就能夠保證移動機器人的自由移動，不過柵格的分解往往會占用移動機器人的性能，這點需要引起我們重視，圖1為簡單的柵格法路徑規劃展示。

圖1 柵格法路徑規劃展示

3 多傳感器信息融合技術的應用

隨著移動機器人性能的不斷提升，上述提到的幾種導航技術已經慢慢無法滿足其工作的需要，這就使得多傳感器信息融合技術得以出現，這一技術能夠通過在移動機器人中使用多個傳感器，使移動機器人能夠更好的明晰周邊環境，移動機器人在這一環境下自然能夠實現更好的被導航。

4 移動機器人導航技術的展望

結合上述內容，我們較為全面的了解了移動機器人導航技術的發展現狀，而在對未來的展望中我們有理由相信其能夠為人類提供更為優質的服務，為此筆者將移動機器人導航技術的展望分為智能與全面提升兩個方面。

4.1 智能展望

在科學技術不斷發展的支持下，我們有理由相信未來的移動機器人將具備較高程度的職智能，而擁有較高智能的移動機器人也將具備智能化的導航技術，實現類人甚至超越人的移動在這一技術的支持下也將不在只是夢想。

4.2 全面提升展望

除了智能性提升外，我們有理由相信在未來科學技術的支持下，移動機器人的導航技術將實現全面提升，而結合自身的認知，筆者將這種提升簡單的分為多傳感技術、運算方法、信息處理能力三個方面。在傳感技術這一領域的提升中，移動機器人將具備更為先進的多傳感技術，這一信息將實現移動機器人的信息采集與分析能力提升；而對于運算方法這一導航技術的全面提升來說，運算方法的整體水平將實現大幅提升，這種提升將使得移動機器人具備人類的邏輯分析能力；而對于信息處理能力的全面提升來說，外界環境信息的采集、傳感器處理、圖像反映等工作將得以更好展開，這自然使得移動機器人能夠更好為人類提供服務。

5 結論

在本文就移動機器人導航技術現狀與展望展開的研究中，筆者詳細論述了移動機器人導航技術的類別、移動機器人的路徑規劃技術、多傳感器信息融合技術的應用、移動機器人導航技術的展望，而結合這一系列內容我們能夠清楚認識到導航技術對于移動機器人的重要意義。

[1]蔣浩然,陳軍,王虎,雷王利,袁池．移動機器人自動導航技術研究進展[J]．西北農林科技大學學報(自然科學版),2011,12:207-213．

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[3]張捍東,鄭睿,岑豫皖．移動機器人路徑規劃技術的現狀與展望[J]．系統仿真學報,2015(02):439-443．

[4]鮑慶勇,李舜酩,沈洋,門秀花．自主移動機器人局部路徑規劃綜述[J]．傳感器與微系統,2015(09):1-4+11．

李鑫隆（1994—）．男，河北唐山人，大學本科，畢業于解放軍理工大學，中國人民解放軍工程兵學院筑城偽裝系學員，主要研究方向：電子科技。

劉子豪（1994—），男，滿族，吉林琿春人，大學本科，畢業于解放軍理工大學，中國人民解放軍工程兵學院筑城偽裝系學員，主要研究方向：電子科技。