6大方法教你如何讓機器人實現避障?
發布時間:2016-11-24 責任編輯:sherry
【導讀】在傳感器bizhanglingyu,caiyongdanyidechuanganqiceliangdexiaoguobingbulixiang,zaishijiyingyongzhongwangwangxuyaocaiyongqitaleixingdechuanganqijinxingbuchang,cainengshixianduizhouweihuanjingdetancedezuijiaxiaoguo。dangran,zhejiuchanshengleduochuanganqixinxideronghechulidewenti,zengdalexinxichulidegongzuolianghenandu。
那(na)麼(me),除(chu)了(le)這(zhe)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)避(bi)障(zhang)方(fang)法(fa),還(hai)有(you)很(hen)多(duo)的(de)其(qi)他(ta)方(fang)法(fa)融(rong)合(he)處(chu)理(li)多(duo)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)信(xin)息(xi),讓(rang)全(quan)自(zi)主(zhu)機(ji)器(qi)人(ren)實(shi)現(xian)完(wan)美(mei)避(bi)障(zhang),比(bi)如(ru)人(ren)工(gong)勢(shi)場(chang)法(fa)避(bi)障(zhang)控(kong)製(zhi)法(fa)、模糊邏輯控製避障控製法、人工神經網絡避障控製法、柵格法避障控製法以及聲波避障控製法等。
人工勢場避障控製法
人ren工gong勢shi場chang避bi障zhang控kong製zhi法fa,是shi一yi種zhong比bi較jiao簡jian單dan又you新xin穎ying的de做zuo法fa,是shi另ling一yi種zhong仿fang生sheng學xue,仿fang照zhao物wu理li學xue中zhong電dian勢shi和he電dian場chang力li的de概gai念nian,建jian立li機ji器qi人ren工gong作zuo空kong間jian中zhong的de虛xu擬ni勢shi場chang,按an照zhao虛xu擬ni勢shi場chang力li方fang向xiang,實shi現xian局ju部bu路lu徑jing規gui劃hua。
通過構造目標位姿引力場和障礙物周圍斥力場共同作用的人工勢場,來搜索勢函數的下降方向,然後尋找無碰撞路徑。
聽起來很玄乎,但是早已經有應用產品了,Khatib曾應用於移動機器人的導航上。但是並沒有得到大規模應用。
yinweijishiduiyujiandanhuanjinghenyouxiao,danshidoushizaijingtaideyanjiuzhongdechude,ermeiyoukaolvzhangaiwudesuduhejiasududeyingxiang,suoyizaidongtaibizhangkongzhizhong,rengongshichangfabizhangkongzhibushihenlixiang。yinweizaifuzadeduozhangaihuanjingzhong,buhelideshichangshuxuefangchengrongyichanshengjubujizhidian,daozhijiqirenweidaodamubiaojiutingzhiyundong,huozhechanshengzhendang、擺動等現象。
另外,傳統的人工勢場法著眼於得到一條能夠避障的可行路徑,還沒有研究出什麼最優路徑。

模糊邏輯控製避障法出現得並不晚,1965年美國的一位教授就提出過模糊邏輯的概念。1974nian,yingguolundundaxueyiweijiaoshouliyongmohukongzhiyujuzuchengdemohukongzhiqikongzhiguoluheqilunjideyunxinghuodechenggong,kaishijiangmohushuxueyingyongyuzidongkongzhilingyu,baokuojiqirenlingyu。
由you於yu不bu必bi創chuang建jian可ke分fen析xi的de環huan境jing模mo型xing,目mu前qian模mo糊hu邏luo輯ji方fang法fa在zai解jie決jue機ji器qi人ren避bi開kai障zhang礙ai物wu問wen題ti上shang己ji經jing有you了le大da量liang的de研yan究jiu工gong作zuo。另ling一yi個ge獨du特te優you點dian也ye讓rang用yong專zhuan家jia知zhi識shi調tiao整zheng規gui則ze成cheng為wei可ke能neng,因yin為wei規gui則ze庫ku的de每mei條tiao規gui則ze具ju有you明ming確que的de物wu理li意yi義yi。
zaimohuluojikongzhibizhangfazhong,mohukongzhiguizeshimohukongzhidehexin。dangqianyanjiugongzuodexinqushizhiyishitadejianzengbenzhi,tebieshizaimohukongzhiguizedezidongshengchengfangmian,jiliantongzidongmohushujuhuoqu,geiyusuanfazaixianmohuguizexuexinengli,shujuhuoquheguizeshengchengjunzidongzhixing。

人工神經網絡是由許多單元(又稱神經元),按(an)照(zhao)一(yi)定(ding)的(de)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)相(xiang)互(hu)連(lian)接(jie)而(er)成(cheng)的(de)一(yi)種(zhong)具(ju)有(you)並(bing)行(xing)計(ji)算(suan)能(neng)力(li)的(de)網(wang)絡(luo)係(xi)統(tong),它(ta)具(ju)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)擬(ni)合(he)能(neng)力(li)和(he)多(duo)輸(shu)入(ru)多(duo)輸(shu)出(chu)同(tong)時(shi)處(chu)理(li)的(de)能(neng)力(li)。用(yong)在(zai)機(ji)器(qi)人(ren)上(shang),就(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)模(mo)擬(ni)人(ren)腦(nao)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)處(chu)理(li)信(xin)息(xi)的(de)方(fang)式(shi),從(cong)另(ling)一(yi)個(ge)研(yan)究(jiu)角(jiao)度(du)來(lai)獲(huo)取(qu)具(ju)有(you)人(ren)腦(nao)那(na)樣(yang)的(de)信(xin)息(xi)處(chu)理(li)能(neng)力(li)。
對於智能機器人來說,采用人工神經網絡進行信息融合有一個最大優勢,即可大規模地並行處理和分布式信息存儲,具有良好的自適應、自組織性,以及很強的學習功能、聯想功能和容錯功能,接近人腦的信息處理模式。

這(zhe)屬(shu)於(yu)用(yong)啟(qi)發(fa)式(shi)算(suan)法(fa)在(zai)單(dan)元(yuan)中(zhong)搜(sou)索(suo)安(an)全(quan)路(lu)徑(jing)。賦(fu)予(yu)每(mei)個(ge)柵(zha)格(ge)一(yi)個(ge)通(tong)行(xing)因(yin)子(zi)後(hou),路(lu)徑(jing)規(gui)劃(hua)問(wen)題(ti)就(jiu)變(bian)成(cheng)在(zai)柵(zha)格(ge)網(wang)上(shang)尋(xun)求(qiu)兩(liang)個(ge)柵(zha)格(ge)節(jie)點(dian)間(jian)的(de)最(zui)優(you)路(lu)徑(jing)問(wen)題(ti)。搜(sou)索(suo)過(guo)程(cheng)多(duo)采(cai)用(yong)四(si)叉(cha)樹(shu)或(huo)八(ba)叉(cha)樹(shu)表(biao)示(shi)工(gong)作(zuo)空(kong)間(jian)。
柵格法以基本元素為最小柵格粒度,將地圖進行柵格劃分,比如基本元素位於自由區取值為0,處在障礙物區或包含障礙物區為1,直到每個區域中所包含的基本單元全為0或全為1,這樣在計算機中就較容易建立一幅可用於路徑規劃的地圖。
柵格粒度越小,障礙物的表示會越精確,也就更好避障。但往往會占用大量的儲存空間,而且算法也將按指數增加。
聲波避障控製法
shengbobizhangxingweinenggoushishijiancechangjulichaoshengbochuanganqi,weijiqirensousuokaikuolujing。dangjiqirenlizhangaiwuhaiyouyidingjulishi,chaoshengbochuanganqijiunenggoujiancedaoxiangguanxinxi,bingjucikongzhijiqirenlikai。
然ran而er,超chao聲sheng波bo傳chuan感gan器qi對dui非fei常chang接jie近jin的de物wu體ti會hui探tan測ce不bu到dao,這zhe個ge距ju離li稱cheng為wei物wu理li探tan測ce盲mang區qu。在zai剛gang發fa射she信xin號hao的de時shi候hou,返fan回hui信xin號hao的de閾yu值zhi會hui被bei設she定ding得de很hen高gao以yi防fang止zhi發fa射she波bo直zhi接jie觸chu發fa接jie收shou器qi,因yin此ci如ru果guo檢jian測ce的de距ju離li很hen短duan、閾(yu)值(zhi)沒(mei)有(you)下(xia)降(jiang),返(fan)回(hui)信(xin)號(hao)已(yi)經(jing)到(dao)達(da)接(jie)收(shou)器(qi),這(zhe)時(shi)接(jie)收(shou)器(qi)會(hui)認(ren)為(wei)這(zhe)個(ge)返(fan)回(hui)信(xin)號(hao)是(shi)剛(gang)發(fa)出(chu)的(de)信(xin)號(hao)從(cong)而(er)拒(ju)絕(jue)接(jie)收(shou),使(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)探(tan)測(ce)盲(mang)區(qu),沒(mei)法(fa)對(dui)近(jin)距(ju)離(li)物(wu)體(ti)探(tan)測(ce)。
另ling一yi個ge缺que陷xian是shi,如ru果guo在zai一yi個ge比bi較jiao小xiao的de轉zhuan彎wan角jiao度du上shang安an裝zhuang有you平ping滑hua的de表biao麵mian,該gai表biao麵mian能neng夠gou將jiang聲sheng納na波bo束shu向xiang前qian反fan射she,而er不bu是shi反fan射she回hui機ji器qi人ren。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,由you於yu沒mei有you回hui波bo返fan回hui,傳chuan感gan器qi就jiu會hui產chan生sheng一yi次ci漏lou報bao,機ji器qi人ren也ye會hui因yin此ci認ren為wei在zai自zi己ji行xing走zou的de路lu徑jing上shang沒mei有you障zhang礙ai物wu存cun在zai。此ci時shi,聲sheng波bo避bi障zhang行xing為wei不bu能neng得de以yi觸chu發fa,也ye就jiu無wu法fa避bi障zhang。

近(jin)年(nian)來(lai),激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)在(zai)移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)導(dao)航(hang)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)日(ri)益(yi)增(zeng)多(duo)。這(zhe)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)於(yu)基(ji)於(yu)激(ji)光(guang)的(de)距(ju)離(li)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)具(ju)有(you)很(hen)多(duo)優(you)點(dian),特(te)別(bie)是(shi)其(qi)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)精(jing)度(du)。
激ji光guang雷lei達da與yu其qi它ta距ju離li傳chuan感gan器qi相xiang比bi,能neng夠gou同tong時shi考kao慮lv精jing度du要yao求qiu和he速su度du要yao求qiu,這zhe一yi點dian特te別bie適shi用yong於yu移yi動dong機ji器qi人ren領ling域yu。此ci外wai,激ji光guang雷lei達da不bu僅jin可ke以yi在zai有you環huan境jing光guang的de情qing況kuang下xia工gong作zuo,也ye可ke以yi在zai黑hei暗an中zhong工gong作zuo,而er且qie在zai黑hei暗an中zhong測ce量liang效xiao果guo更geng好hao。不bu過guo,該gai傳chuan感gan器qi也ye有you一yi些xie相xiang應ying的de缺que點dian,比bi如ru安an裝zhuang精jing度du要yao求qiu高gao、價格比較昂貴等。

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