服務(wù)機(jī)器人常用的定位導(dǎo)航技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)分析

SLAMTEC思嵐科技

自主定位導(dǎo)航是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化的前提之一，是賦予機(jī)器人感知和行動(dòng)能力的關(guān)鍵因素,。如果說機(jī)器人不會(huì)自主定位導(dǎo)航,，不能對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行分析,、判斷和選擇,，規(guī)劃路徑,，那么,，這個(gè)機(jī)器人離智能還有一大截的差距,。那么，在現(xiàn)有SLAM技術(shù)中,，機(jī)器人常用的定位導(dǎo)航技術(shù)有哪些呢,？

視覺定位導(dǎo)航

視覺定位導(dǎo)航主要借助視覺傳感器完成，機(jī)器人借助單目,、雙目攝像頭,、深度攝像機(jī)、視頻信號(hào)數(shù)字化設(shè)備或基于DSP的快速信號(hào)處理器等其他外部設(shè)備獲取圖像,，然后對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行光學(xué)處理,，將采集到的圖像信息進(jìn)行壓縮，反饋到由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法構(gòu)成的學(xué)習(xí)子系統(tǒng),，然后由子系統(tǒng)將采集到的圖像信息與機(jī)器人的實(shí)際位置聯(lián)系起來,，完成定位。

優(yōu)點(diǎn)：

·應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,，主要應(yīng)用于無人機(jī),、手術(shù)器械,、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域,；

缺點(diǎn)：

·圖像處理量巨大,，一般計(jì)算機(jī)無法完成運(yùn)算，實(shí)時(shí)性較差,；

·受光線條件限制較大,，無法在黑暗環(huán)境中工作；

超聲波定位導(dǎo)航

超聲波定位導(dǎo)航的工作原理是由超聲波傳感器發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波,超聲波在介質(zhì)中遇到障礙物而返回接收裝置,。通過接收自身發(fā)射的超聲波反射信號(hào),，根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收時(shí)間差及傳播速度，計(jì)算出傳播距離S,，就能得到障礙物到機(jī)器人的距離,，即有公式： S=Tv/2 式中，T—超聲波發(fā)射和接收的時(shí)間差,；v—超聲波在介質(zhì)中傳播的波速,。

優(yōu)點(diǎn)：

·成本低廉；

·可以識(shí)別紅外傳感器識(shí)別不了的物體,，比如玻璃,、鏡子、黑體等障礙物,；

缺點(diǎn)：

·容易受天氣,、周圍環(huán)境（鏡面反射或者有限的波束角)等以及障礙物陰影,，表面粗糙等外界環(huán)境的影響,；

·由于超聲波在空氣中的傳播距離比較短，所以適用范圍較小,，測(cè)距距離較短,。

·采集速度慢，導(dǎo)航精度差,；

紅外線定位導(dǎo)航

紅外線定位導(dǎo)航的原理是紅外線IR標(biāo)識(shí)發(fā)射調(diào)制的紅外射線,，通過安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位。

優(yōu)點(diǎn)：

·遠(yuǎn)距離測(cè)量,，在無反光板和反射率低的情況下能測(cè)量較遠(yuǎn)的距離,；

·有同步輸入端，可多個(gè)傳感器同步測(cè)量,；

·測(cè)量范圍廣,，響應(yīng)時(shí)間短；

缺點(diǎn)：

·檢測(cè)的最小距離太大,；

·紅外線測(cè)距儀受環(huán)境的干擾較大,，對(duì)于近似黑體,、透明的物體無法檢測(cè)距離，只適合短距離傳播,；

·有其他遮擋物的時(shí)候無法正常工作,，需要每個(gè)房間、走廊安裝接收天線,，鋪設(shè)導(dǎo)軌,，造價(jià)比較高；

iBeacon定位導(dǎo)航

iBeacon是一項(xiàng)低耗能藍(lán)牙技術(shù),，工作原理類似之前的藍(lán)牙技術(shù),，由Beacon發(fā)射信號(hào)，藍(lán)牙設(shè)備定位接受,，反饋信號(hào),。當(dāng)用戶進(jìn)入、退出或者在區(qū)域內(nèi)徘徊時(shí),，Beacon的廣播有能力進(jìn)行傳播,，可計(jì)算用戶和Beacon的距離（可通過RSSI計(jì)算）。通過三個(gè)iBeacon設(shè)備,，即可對(duì)其進(jìn)行定位,。

優(yōu)點(diǎn)：

·定位精度比傳統(tǒng)的GPS高，可從一米到幾十米,；

·功耗小,、時(shí)延低、成本低,、傳輸距離遠(yuǎn),；

缺點(diǎn)：

·受環(huán)境干擾大，信號(hào)射頻不太穩(wěn)定,；

·安裝,、開發(fā)和維護(hù)方面均存在需要克服的難點(diǎn)，使用時(shí)保證設(shè)備信號(hào)不被遮擋,；

燈塔定位導(dǎo)航

燈塔定位導(dǎo)航技術(shù)在掃地機(jī)器人領(lǐng)域使用的比較多,。導(dǎo)航盒發(fā)射出三個(gè)不同角度的信號(hào)，能夠模擬GPS衛(wèi)星三點(diǎn)定位技術(shù),，讓其精準(zhǔn)定位起始位置和目前自身所在坐標(biāo),，導(dǎo)航盒如同燈塔，其作用為發(fā)射信號(hào),，引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行移動(dòng)和工作,。

優(yōu)點(diǎn)：

·引擎穩(wěn)定性高，路徑規(guī)劃可自動(dòng)設(shè)置

缺點(diǎn)：

·燈塔定位沒有地圖,，容易丟失導(dǎo)航,；

·需要充電樁或者其他輔助裝備,；

·精度不高；

激光定位導(dǎo)航

激光定位導(dǎo)航的原理和超聲,、紅外線的原理類似,，主要是發(fā)射出一個(gè)激光信號(hào)，根據(jù)收到從物體反射回來的信號(hào)的時(shí)間差來計(jì)算這段距離,，然后根據(jù)發(fā)射激光的角度來確定物體和發(fā)射器的角度,，從而得出物體與發(fā)射器的相對(duì)位置。

優(yōu)點(diǎn)：

·是目前最穩(wěn)定,、最可靠,、最高性能的定位導(dǎo)航方法；

·連續(xù)使用壽命長,，后期改造成本低,；

缺點(diǎn)：

·工業(yè)領(lǐng)域的激光雷達(dá)成本比較昂貴；

SLAM簡(jiǎn)介

SLAM（及時(shí)定位與地圖構(gòu)建）技術(shù)是機(jī)器人在自身位置不確定的條件下,，在完全未知環(huán)境中創(chuàng)建地圖,，同時(shí)利用地圖進(jìn)行自主定位和導(dǎo)航。并且,，在實(shí)時(shí)定位中由于通過機(jī)器人運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的位置信息通常具有較大的誤差,，一般需要使用測(cè)距單元探測(cè)的周圍環(huán)境信息來更正位置。
9 i1 r. s8 }7 m# M
0 y# H4 v7 y1 O1 a/ g

" M1 @: C0 }; B2 @1 d

由于應(yīng)用場(chǎng)景的不同,，SLAM技術(shù)分為VSLAM,、Wifi-SLAM和LidarSLAM。Lidar SLAM是目前實(shí)現(xiàn)機(jī)器人同步定位于地圖構(gòu)建最穩(wěn)定,、可靠和高性能的SLAM方式,。

xiaobing86203

好萌的機(jī)器人~~

SLAMTEC思嵐科技

xiaobing86203 發(fā)表于 2017-5-5 15:27
好萌的機(jī)器人~~

你最萌萌噠~~~
, h) x7 H. q: a: ]. O2 X

universal

整那么復(fù)雜干什么，把天文導(dǎo)航改一下找光源,，速度快精度高,。

未來第一站

學(xué)習(xí)了,。

SLAMTEC思嵐科技

universal 發(fā)表于 2017-5-5 15:55
* }+ v+ K. z$ ^& A2 \# M整那么復(fù)雜干什么，把天文導(dǎo)航改一下找光源,，速度快精度高,。

wonder-free

支持樓主！

SLAMTEC思嵐科技

wonder-free 發(fā)表于 2017-9-4 10:15
支持樓主,！

謝謝,，

mengfeit

謝謝分享，還是激光導(dǎo)航好些,。