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所谓“定位”,是确定移动机器人在其作业环境中所处位置的过程[7]。目前应用于移动机器人上的定位方法大体分为相对定位法和绝对定位法[18],主要有视觉定位、卫星定位、惯性定位等定位方法。
1.4移动机器人定位导航课题研究背景
目前应用最为广泛的是卫星定位,比如全球定位系统(GPS),它由空间卫星、地面监控设施以及用户接收机三部分组成。GPS能够为世界上任何地方甚至是外层
空间的用户提供全天候、全时间、连续精确的三文位置、速度信息[9]。但其缺点就是必须接收到至少4颗卫星信号才能进行定位。
惯性定位技术是在上个世纪初发展起来的。惯性定位导航虽然是一种比较先进的导航方法,但其实现原理却非常简单,主要是通过载体上的传感器测得的加速度来完成定位导航的任务[B]。根据牛顿惯性原理,利用惯性元件(如陀螺仪、加速度计)测量出载体的加速度,进行积分运算得到位置信息,供导航使用。
惯性定位不会受到任何自然条件或环境的干扰和影响,具有连续长时间工作的特点,也具有精度高的特点,是机器人定位常用的技术,广泛应用于航天、航空、航海和许多民用领域,成为目前各种航行体上应用的一种主要导航设备,能够提供精确的姿态和多种导航信息。从惯性导航的工作原理和误差分析可以看出,惯性定位系统的自主性很强,它可以连续地提供包括姿态基准在内的全部导航参数,并且具有非常好的短期精度和稳定性。
1.5本课题研究意义及其内容
移动机器人自主导航是机器人发展趋势。自机器人代替人类进行一些人类身体机能无法完成的工作时，机器人就注定会发展成一些工作的人类的代替者。探索未知的宇宙，深入危险的环境作业，彻夜不停息的进行工作，这些都会要求机器人的自主性变得更强。在机器人机械结构日益成熟的时候，发展机器人的人工智能学科成为了主流。移动机器人自主导航定位便是这一系列机器人自主性完善的课题。
本课题在导航元件的选择上采用惯性元器件导航，配合GPS进行定位，以及红外测距仪，超声波传感器探测障碍物进行规避，自主到达目的地完成导航。
在惯性元器件的选择上，使用Mega板自带内置的陀螺仪，加速度传感器检测小车自身的运动状态。加速度传感器会在小车运动异常的时候发出警报，例如小车碰到障碍物无法前进，小车运动过程中遇到上坡路况，电动机产生扭矩不足以使小车前进是能产生停止运动的警报。
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