物聯網環境下的移動機器人定位與控制研究

岑曦

（百色職業學院 廣西壯族自治區百色市 533000）

在機器人核心系統技術發展的推動下，人們對移動機器人的應用越來越廣泛，尤其是針對軍事航天服務行業等各個領域，起到了一定的作用，但是在移動機體的逐漸智能化發展的過程中，人們對其要求不斷提高，其所承擔的任務也就更為復雜化，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，確保可以適當的做好優化，并有效的交物聯網技術融入到移動機器人定位及控制研發當中，從而最大化發揮技術的優勢。

1 物聯網環境下移動機器人的研究意義及背景

機器人技術是人類科技發展歷史上重大發明，其能夠在現有的基礎上幫助人們解決生活及生產中所面臨的各項問題，而且已經發出多種類型的機器人，其能夠有效的深入到軍事工業服務等各個領域，并創造了一定的經濟價值。而且，機器人作為一種高端新型技術，其有效的將電子技術、計算機科學技術、傳感技術、人工智能等多個學科技術融入到研發當中，有效發揮各樣化優勢，從而能夠反映國家工業自動化程度水平。再加上移動機器人是一個集環境信息、感知、自主任務規劃、智能控制的智能機器人，其擁有高度自主規劃與自主適應力，在實際復雜環境當中運行的過程中，能夠拓展機器人的應用領域，而且可以在相應的地方對各項應用方案進行優化，分析其涉及到的學科領域，實現更加全面的落實，從而能夠取得更為顯著的成果。而且在科學技術穩定發展的推動下，計算機等電子技術的突破，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展，而且工作空間也在由較為復雜的背景擴展到更加高效的服務形式。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境下生存，幫助人類完成更多任務，從而得到了廣泛運用。

因此，移動機器人的應用，必須要加強對其重視，這樣可以在現有的基礎上做好更為全面的優化，解決傳統機器運行中所面臨的問題。而且對于互聯網來講，其作為一種實現萬物互聯的智能網絡，其能夠將所有物品通過射頻識別等信息傳感設備相互銜接，這樣可以實現智能化識別，為各項工作提供安全可靠的個性化服務，完成對萬物的管理與控制，從而實現一體化發展。互聯網技術的主要特征就是，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合互聯網移動通信網等，網絡信息實現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用提供更多幫助。所以說，針對互聯網環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化，并在現有的基礎上拓展研究方案，最大化實現移動機器人的效果，從而為移動機器人產業的發展提供了全新的方向與道路[1]。

2 物聯網概念及構架

2.1 物聯網概念

互聯網技術在穩定發展的推動下，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域當中，但是并沒有對其有了確切成熟的定義，在實際將相關設備與互聯網連接的過程中，能夠完成信息的交換與通信，從而實現對信息物品的智能化識別與定位，為后續的應用提供的幫助，同時能減少多樣化因素影響，把相關物品和互聯網進行連接，完成信息交互與通信交流，進而實現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上進行拓展，并將核心建立在互聯網基礎上，從而實現各項工作的優化，避免產生較為嚴重的影響。

2.2 物聯網構架

目前物聯網構架主要可以分為三層，分別為感知層、網絡層與應用層，而且感知層主要是由各種傳感器所構成，在實際應用的過程中主要目的是實現物聯網體系對現實所需進行感知與識別，從而能夠獲取更為準確的信息。而網絡層則是由物聯網、云計算、大數據等各類結構單元所組成，在實際運行的過程中主要負責傳遞和處理，經感知層篩選后的數據信息，而且這一環節發揮不可替代的作用，必須要得到重視，從而能夠在現有的基礎上進行優化，最大化發揮應有的效果。最后針對應用層來講，其主要在物聯網與用戶之間發揮連接的作用，并根據各個行業對互聯網的實際需求，從而能夠有效的對其進行定位與監控，全面發揮互聯網應用的效果。而且互聯網與傳統互聯網相比，其技術更為鮮明，網絡架構實用性更好，能夠有效的融入到各個領域應用當中，從而最大化發揮基礎的應用效果，解決傳統應用所面臨的問題，實現物品的智能控制。

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構化外部環境，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，還需要將合理規劃后的運動線路，對各個地圖間進行優化，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，從而能夠更加準確的識別下一個節點的信息，而且按階段分布式進行位置信息推理的過程中，需要根據起點和已知路徑進行優化，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，幫助機器人進一步調整鐵路的規劃，從而能夠實現精準的定位[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的定位方法，而且在實際應用的過程中，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境特征上，都需要進行優化，這樣可以在現有的基礎上完善各項工作，尤其是在傳感器融合三角方法基礎上，使用幾何地圖進行直推定位法，可以有效實現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確識別，以及利用其結果進行推理分析，從而實現更加準確的定位，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環境中特征點變化進行位置的定位。

3.3 幾何地圖概推法

在移動機器人技術穩定發展的推動下，其定位研究逐步加深，而且對定位精準度要求不斷提高，針對概率推理法的研究來講，還應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，為了能夠提高數據分析的高效性，則應該加強對定位效率的認識，從而做好更全面的優化。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別，主要就是不使用高斯分布現實概率密度，而是在所需條件下將整個狀態空間進行分散化，直接通過各項數據的優化來實現方法的利用，從而能夠全面發揮概率推理法的應用效果，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上實現定位過程中的優化，加快移動機器人定位速度，實現各項方法的最大發揮[3]。

4 移動機器人控制技術

4.1 運行控制技術

移動機器人都有行動控制方法，主要是通過其反應式系統進行拓展，而且其處于反應式與慎思行之間。所以，為了能夠最大化發揮移動機器人的運行效果，則應該做好相對較為全面的分析，確保可以有效的將機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定異地處理或簡單的環境中完成動作指令，一旦機器人處于陌生環境下，則不僅會消耗大量的時間完成任務，甚至會導致其控制效果不佳，同時對環境有效信息感知較差，無法準確模擬自身所處環境，需要不斷提高技術水平，避免產生較為嚴重的影響[4]。

4.2 視覺技術

對于移動機器人的研究來講，為了能夠確保其技術效果最大化，還應該加強對視覺技術的重視，確保可以在相應的地方進行優化，從而實現機器人電子系統的有效運用，通過機械結構系統、運動控制系統、感知系統等研發，使得對移動機器人的運行有著更為充足的了解。通常主動視覺系統應該依據移動激情，在其所處環境狀態下進行優化，并及時調整自身的狀態，使得自己始終保持最佳成像模式，促使系統能夠更加便捷的完成特殊的設計任務，無動態追蹤物體的軌跡等，提高運行的效果。

移動機器人視覺系統在其領航中探測和辨識起到至關重要的作用，而且環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確的環境信息，而且集包含了機器人的全局坐標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化，從而獲得相對較為準確的信息。而且機器人視覺系統，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，通過圖像識別，錄入計算機程序完成各項工作，而且，為了能夠有效實現操作的高效性，這應該加強對各項工作的重視，確保可以在市場上進行優化，并儲存更多的海量數字圖像，信息數據處理等，使得自身工作量不斷提升。而針對硬件法，主要是通過數據采集處理板上，將圖像識別算法固化處理，利用采集完成的圖像數字進行轉化及壓縮處理等。再加上多數圖像處理，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，使得機器人視覺系統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，完成數據采集板的應用，同時可以通過分析結果傳輸給主計算機，在主計算機完成剩余的少量任務，而且這不僅能夠有效提高任務完成的效果，同時減小了開發數據采集處理的難度，避免受多元化因素影響。

5 互聯網技術與移動機械和技術的整合

當前互聯網技術的大規模組網應用，為移動機器人對外部環境的感知提供了大量的信息來源，而且室外移動機器人經常使用的定位輔助信息，如衛星定位信號、移動通信基站等，能夠全面保障信息的準確性，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，能夠保證各項數據的準確性，而室內移動機器人的運行環境限制衛星定位信號使用及移動通信基站信號的精準度。所以，通過各項工作的完善，還需要借助市內物聯網設備輔助信息，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，還應該做好更為全面的分析，這樣可以全面掌握室內移動機器人運行環境是否受衛星信號使用的限制，只有不斷對各項工作進行完善，并通過WiFi、藍牙、超寬頻信號、二維碼等互聯網系統的有效運用，來實現更加全面的整合物聯網技術與移動機器人技術，為機器人都有穩定運行提供更加準確的位置參考信息[5]。

6 結束語

總而言之，在社會經濟及科學技術穩定發展的推動下，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需要接入物聯網進行優化，并在現有的基礎上對技術進行創新，通過對物聯網基本概念及結構的了解，掌握互聯網環境下移動機器人定位與控制技術的應用現狀，確保可以在現有的基礎上進行優化，最大化發揮技術性的應用效果，滿足人們對移動機器人的各項需求。