机器人避障技术解读
隨著機器人在工廠、倉庫、酒店、商場、餐廳等環(huán)境中的使用，人們對機器人的移動能力越為重視，以至于避障成為一個極為關鍵且必要的功能。人們希望機器人能根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)或動態(tài)物體，然后按照一定的方法進行有效避障，最終到達目標點。
實現(xiàn)避障與導航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過傳感器獲取周圍環(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術在移動機器人避障中起著十分重要的作用。
機器人避障需使用的傳感器有激光雷達、深度相機、超聲波傳感器、物理碰撞、跌落檢測等。
目前市面上常見的機器人避障基本都采用到激光雷達，但如果僅使用激光雷達作為唯一的一種避障傳感器，是無法在一些復雜場所勝任避障工作的，必須要為機器人配備其它的傳感器作為補充，比如：超聲波傳感器，它的成本非常低，實施簡單，可識別透明物體，缺點是檢測距離近，三維輪廓識別精度不好，所以對桌腿等復雜輪廓的物體識別不好，但是它可以識別玻璃、鏡面等物體。
但機器人是不是安裝的傳感器越多，越能有效規(guī)避障礙物呢？
答案顯示不是的，在實際應用中，傳感器并非越多越好，不合理的傳感器組合不但增加使用的成本，還有可能導致傳感器之間互相干擾的情況發(fā)生，另外，每種傳感器的誤差和噪音模型存在區(qū)別，比如超聲波傳感器的測距精度和檢出障礙物的方位精度遠低于激光雷達。
如何在不同傳感器之間進行融合，提取出更加符合現(xiàn)實情況的檢測數(shù)據(jù)，以下制約因素是不得不考慮的：
1.產(chǎn)品形態(tài)
機器人產(chǎn)品本身的造型、運動特性也會制約傳感器選擇。比如一些仿人的教育機器人，本身形態(tài)就比較小巧可愛，如果將一個體積占比較大的雷達放置其中，顯然影響整體美觀。
2.與使用環(huán)境的適用性
每種傳感器均有其特定工作指標，如激光雷達而言，最大測量半徑是衡量其性能的關鍵指標之一。如果將一個探測半徑最大是10米的激光雷達應用在工作于非?？諘绲膹S房的機器人中或許就是不合適的。同樣，如果機器人要求在黑暗環(huán)境中工作，配備了只能接受可見光的視覺成像傳感器也是不合適的。
3.成本
當選用的傳感器可以很好的滿足上述指標后，成本就是決定其是否能最終選用的衡量因素。實際上這也是目前制約導航定位技術普及的核心因素。歷史上，由于激光雷達傳統(tǒng)上高昂的成本，導致無法最終在實際產(chǎn)品中使用。因此，近些年低成本激光雷達產(chǎn)品的研發(fā)成為了行業(yè)內(nèi)的一大趨勢。另一方面，僅依靠視覺傳感器的導航方案也是目前學術界的一大研究熱點，其背后能有效的降低傳感器成本也是推動因素之一。
隨著計算機技術、傳感器技術、人工智能的發(fā)展、移動機器的避障及自主導航技術已經(jīng)取得了豐碩的研究成果，應用領域在不斷地擴大，應用復雜程度也越來越高。移動機器人的自主尋路要求已經(jīng)從之前簡單的功能實現(xiàn)提升到可靠性、通用性、高效率上來，因此對其相關技術提出了更高的要求。然而至今沒有任何一種方法能夠在任意環(huán)境使機器人進行有效地避障，如何克服相關算法的局限性是今后工作的研究方向之一。
關鍵字：机器人,机器人避障
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