2.2 移动机器人常用传感器
对于一个移动机器人,他必须拥有一个可靠的导航。不然他就是一个瞎子。通常,我们将移动机器人的导航定义为:通过传感器感知环境和自身状态,实现在有障碍物的环境中面向目标的自主运动[1]。一般来说。导航技术需要解决三个方面的问题:环境建模、自定位和路径规划。
环境建模:其实就是依靠机器人自身所带的传感器,获取到周围的环境数据,构造出一个地图来[2]。它需要要对周围的地形、障碍有个精确的描述。它是导航的基础,是重中之重,也是我们今天研究的重点。
自定位:自我的定位,这根据实际情况而定。路径规划:不在研究的范围内,只要能实现正常行走就可以了。本文并不涉及,最优路径的研究。
要实现移动机器人在一个结构化的未知环境中行走,少不了自主探索和地图的创建。未知结构化环境,如:楼道,走廊。机器人对周围一无所知,他不知道有没有一张椅子摆在过道中间,或是往左往右行走小半米就是墙壁,他也不知道,有没有人在过道中行走。在这种位置的环境下,机器人创建地图就必须依赖于自身所携带的传感器(实验室的使用的是disk雷达)获得的数据。因为传感器的限制,本身所测数据就有误差,所以,得到的数据就必须有一个良好的再处理,这样才能良好的构造出一个地图。
目前,根据检测的对象不同,可以分为内部传感器和外部传感器。
1 内部传感器:
用来检测机器人本身状态的传感器。多为检测位置和角度的传感器。
常用的有:电子罗盘、加速度仪、陀螺仪、编码器等。这些传感器通常与机器人的模型来一起用来实现机器人位置的估计,用来跟踪机器人的运动轨迹。但是,由于本身存在累计误差,不能直接用于长期定位。
2 外部传感器:
用来检测机器人所处环境及状况的传感器。主要包括超声波传感器(声纳)、红外传感器、激光测距仪、视觉传感器等。其中,超声波传感器(声呐)、红外传感器、激光测距仪均处于测距传感器,其原理大致相似:发射信号到目标物体或是障碍物,接收到来自于反射的信号后,能够反映出目标或是障碍物的距离。以用来便被周围环境。这种方法简单,处理方便,已经得到广泛的采用。相比,视觉传感器能够获得足够的机器视觉系统要处理的最原始的图像。包括:颜色,形状。相对来讲,数据更加的丰满。无论距离目标多远,数米还是数厘米,传感器都可以看到细腻的图像。可惜,实时性较差。