移动机器人定位方法概述
AGV移动机器人的五种定位技术介绍

AGV移动机器人的五种定位技术介绍AGV(Automated Guided Vehicle)移动机器人是一种自动导引车辆,能够在工业和物流领域进行物品运输和搬运任务。
为了准确定位AGV移动机器人的位置,可以采用多种定位技术。
下面将介绍五种常见的AGV定位技术。
1.激光定位技术:激光定位技术是一种通过激光扫描仪实现的定位方法。
它通过扫描周围环境并计算与物体的距离和角度来确定机器人的位置。
这种定位技术具有高精度和高可靠性的特点,适用于需要精确定位的场景,如仓库等。
2.视觉定位技术:视觉定位技术是一种使用摄像头和图像处理算法来确定机器人位置的方法。
它通过识别和匹配环境中的特征点或标志物来进行定位。
视觉定位技术具有较高的灵活性和适应性,可以适应不同环境和场景的变化。
3.超声波定位技术:超声波定位技术是一种使用超声波传感器来测量距离和方向的方法。
机器人通过发送超声波信号,并根据接收到的反射信号计算与物体的距离和方向,进而确定自身位置。
这种定位技术需要在环境中设置超声波信号源,适用于开放空间和室内场景。
4.地磁定位技术:地磁定位技术是一种通过检测地球磁场强度和方向来进行定位的方法。
机器人搭载磁力计和罗盘传感器,通过测量环境中的地磁场来确定自身位置。
地磁定位技术具有较高的稳定性和精度,适用于室内和地下场景。
5.惯性导航定位技术:惯性导航定位技术是一种使用加速度计和陀螺仪等惯性传感器来确定机器人位置的方法。
它通过测量机器人的加速度和角速度来计算和集成运动路径,并推算出位置。
惯性导航定位技术具有较高的实时性和灵活性,适用于复杂环境和短距离运动。
这些AGV定位技术各有优劣,可以根据不同的应用场景和需求选择合适的技术。
在实际应用中,也可以将多种定位技术进行组合和协同,以提高定位的精度和鲁棒性。
随着技术的不断进步,AGV定位技术将会越来越成熟和普及。
移动机器人的定位技术

移动机器人的定位技术0504311 19 刘天庆智能自主移动机器人系统能够通过传感器感知外界环境和自身状态,实现在有障碍物环境中面向目标的自主运动,从而完成一定作业功能。
其本身能够认识工作环境和工作对象,能够根据人给予的指令和“自身”认识外界来独立地工作,能够利用操作机构和移动机构完成复杂的操作任务。
因此,要使智能移动机器人具有特定智能,其首先就须具有多种感知功能,进而进行复杂的逻辑推理、规划和决策,在作业环境中自主行动。
机器人在行走过程中通常会碰到并且要解决如下三个问题:(1)我(机器人)现在何处?(2)我要往何处走?(3)我要如何到达该处?其中第一个问题是其导航系统中的定位及其跟踪问题,第二、三个是导航系统的路径规划问题。
移动机器人导航与定位技术的任务就是解决上面的三个问题。
移动机器人通过传感器感知环境和自身状态,进而实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动,这就是通常所说的智能自主移动机器人的导航技术。
而定位则是确定移动机器人在工作环境中相对于全局坐标的位置及其本身的姿态,是移动机器人导航的基本环节。
目前,应用于自主移动机器人的导航定位技术有很多,归纳起来主要有:安装CCD 摄像头的视觉导航定位、光反射导航定位、全球定位系统GPS(Global Positioning System)、声音导航定位以及电磁导航定位等。
下面分别对这几种方法进行简单介绍和分析。
二、主移动机器人常用的导航定位方法主移动机器人常用的导航定位方法有1、视觉导航定在这种导航方式中,控制设备和传感装置装载在机器人车体上,图像识别、路径规划等高层决策都由车载控制计算机完成。
2、光反射导航定位,典型的光反射导航定位方法主要是利用激光或红外传感器来测距。
激光和红外都是利用光反射技术来进行导航定位的。
3、GPS 全球定位系统,GPS 全球卫星定位系统是利用环绕地球的24 颗卫星,准确计算使用者所在位置的庞大卫星网络定位系统。
GPS 系统包括三大部分:空间部分-GPS 卫星,地面控制部分-地面监控系统,用户设备部分-GPS 信号接收机。
机器人定位技术详解

机器人定位技术介绍前言随着传感技术、智能技术和计算技术等的不断提高,智能移动机器人一定能够在生产和生活中扮演人的角色。
那么移动机器人定位技术主要涉及到哪些呢?经总结目前移动机器人主要有这5大定位技术。
移动机器人超声波导航定位技术超声波导航定位的工作原理也与激光和红外类似,通常是由超声波传感器的发射探头发射出超声波,超声波在介质中遇到障碍物而返回到接收装置。
通过接收自身发射的超声波反射信号,根据超声波发出及回波接收时间差及传播速度,计算出传播距离S,就能得到障碍物到机器人的距离,即有公式:S=Tv/2式中,T—超声波发射和接收的时间差;v—超声波在介质中传播的波速。
当然,也有不少移动机器人导航定位技术中用到的是分开的发射和接收装置,在环境地图中布置多个接收装置,而在移动机器人上安装发射探头。
在移动机器人的导航定位中,因为超声波传感器自身的缺陷,如:镜面反射、有限的波束角等,给充分获得周边环境信息造成了困难,因此,通常采用多传感器组成的超声波传感系统,建立相应的环境模型,通过串行通信把传感器采集到的信息传递给移动机器人的控制系统,控制系统再根据采集的信号和建立的数学模型采取一定的算法进行对应数据处理便可以得到机器人的位置环境信息。
由于超声波传感器具有成本低廉、采集信息速率快、距离分辨率高等优点,长期以来被广泛地应用到移动机器人的导航定位中。
而且它采集环境信息时不需要复杂的图像配备技术,因此测距速度快、实时性好。
同时,超声波传感器也不易受到如天气条件、环境光照及障碍物阴影、表面粗糙度等外界环境条件的影响。
超声波进行导航定位已经被广泛应用到各种移动机器人的感知系统中。
移动机器人视觉导航定位技术在视觉导航定位系统中,目前国内外应用较多的是基于局部视觉的在机器人中安装车载摄像机的导航方式。
在这种导航方式中,控制设备和传感装置装载在机器人车体上,图像识别、路径规划等高层决策都由车载控制计算机完成。
视觉导航定位系统主要包括:摄像机(或CCD图像传感器)、视频信号数字化设备、基于DSP的快速信号处理器、计算机及其外设等。
室内自主移动机器人定位方法研究综述

室内自主移动机器人定位方法研究综述一、本文概述随着科技的飞速发展,室内自主移动机器人已成为现代生活与工作中不可或缺的一部分。
无论是在家庭环境中的扫地机器人、智能搬运机器人,还是在工业环境中的自动化生产线、仓库管理系统,室内自主移动机器人都发挥着越来越重要的作用。
然而,实现机器人的自主移动,首要解决的问题就是定位。
本文旨在深入探讨和研究室内自主移动机器人的定位方法,以期为未来机器人的发展和应用提供有益的参考和启示。
我们将首先介绍室内自主移动机器人定位技术的基本概念、研究背景和发展现状。
接着,我们将重点分析几种主流的室内定位方法,包括基于全球定位系统(GPS)的定位、基于无线信号的定位、基于视觉的定位以及基于多传感器融合的定位等。
我们还将讨论这些方法的优缺点以及在实际应用中的挑战。
我们还将展望室内自主移动机器人定位技术的未来发展趋势,探讨新技术、新方法和新应用的可能性。
通过本文的综述,我们期望能为读者提供一个全面、深入的视角,以理解和评价室内自主移动机器人定位技术的现状和发展。
我们相信,随着科技的进步和研究的深入,室内自主移动机器人的定位技术将越来越成熟,为我们的生活和工作带来更多的便利和效率。
二、室内自主移动机器人定位技术概述随着科技的飞速发展,室内自主移动机器人已经成为现代生活与工业生产中不可或缺的一部分。
无论是智能家居中的清洁机器人,还是医院、仓库中的物流运输机器人,其核心技术之一便是定位技术。
室内自主移动机器人的定位技术是指机器人在室内的物理空间中,通过特定的传感器和算法,确定自身位置和方向的能力。
室内自主移动机器人的定位技术主要分为两大类:基于全局定位的方法和基于局部定位的方法。
全局定位主要依赖如激光雷达、深度相机等传感器获取环境的全局信息,如地图、特征点等,通过与预先构建的地图进行匹配,实现机器人的精确定位。
这类方法通常需要较为复杂的预处理和后处理步骤,如地图构建、特征提取等。
局部定位则主要依赖如超声波、红外、RFID等传感器,通过测量机器人与周围环境中特定物体的相对距离或方向,实现局部范围内的定位。
移动机器人坐标定位方案

双全 向码 盘 加陀 螺仪 的方 案 在对全 向轮行 走方 案 的
支 持 上 较 为 完 整 ,但 机 器 人 行 走 角 速 度 过 大 时 陀 螺仪
积 分 将 出现 误 差 。而 本 方 案 中 , 电子 罗 盘 以地 磁 场 作
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作 者 结 合 自身工 程 实践 中 的经 验 ,总 结 了几 种 常
用 的坐 标 定 位 方 案 , 在 实 际应 用 中 都取 得 了较 好 的 效
果 ,获得 了较 高的定 位精 度 。
一
、
定 位 实 现
( ) 线定 位 一 寻
寻 线定位 方 案主 要依 靠铺 于地 面 的正交场 地 白 线 ,通 过 检测 安装 于 机 器 人 前 端 的巡 线 传 感 器 来检 测
管 网支架 的设计 还有很 多地 方 需要研 究 , 由于 水平
有 限 , 仅 以上 述 心 得 与 同行 共 享 ,不 足 之 处还 请 予 以 指 正 。o 参考文献
[ 1 筑 结构 荷 载规 范 ( B 0 0— 0 1 [ . ]建 G 509 20 )s ]
[]混凝 土 结构 设计 规 范 ( B 0 1— 02 [ 2 G 50 0 20 )S ]
态控制,轨迹跟踪等各种任 务的前提 。机器人必须准
确 地 知道 自己 的坐 标 位 置及 姿 态 参 数 才 能 正确 准 确 的
坐标 零 点且 行走 正 方 向为9 。方 向,记 当前 X O 坐标 区 间
机器人的定位方法

机器人的定位方法
机器人的定位方法可以分为以下几种:
1. 使用传感器:机器人可以通过激光雷达、摄像头、超声波传感器等传感器获取周围环境的信息,然后通过对这些信息进行处理和分析,得出自己在空间中的位置。
2. 使用里程计:机器人可以通过测量自身轮子的转动情况,以及轮子与地面之间的摩擦力等信息,来推测自己在空间中的位移和方向变化。
3. 使用地标:机器人可以在环境中设置一些固定的地标,例如特定的标志物或者二维码等,然后通过识别和跟踪这些地标,来确定自己的位置。
4. 使用地图:机器人可以事先建立一个环境的地图,在移动过程中通过与地图进行比对,来确定自己的位置。
这种方法常用于室内导航和自动驾驶等场景。
5. 使用全球定位系统(GPS):一些机器人可以通过接收卫星信号来确定自身的地理位置,但是由于GPS信号在室内或者复杂环境下会受到干扰,所以这种方法在室内定位中并不常用。
以上是一些常见的机器人定位方法,不同机器人根据任务和环境的不同,可能会采用不同的组合或者其他定位方法。
移动机器人中的导航与定位技术研究

移动机器人中的导航与定位技术研究导言:移动机器人是现代智能技术的重要应用领域之一。
导航与定位技术是移动机器人实现自主行动和任务完成的关键。
本文将介绍移动机器人中的导航与定位技术的研究现状、挑战以及未来发展方向。
一、导航技术概述导航技术是移动机器人能够在未知或部分未知环境中自主行动的基础。
传统的导航技术主要依靠地图和路径规划算法实现。
然而,在复杂的室内环境或者无人工智能指导的情况下,这些方法可能显得不够实用。
因此,现代导航技术侧重于感知、学习和适应能力的提升。
二、定位技术概述定位技术是移动机器人获取自身位置信息的关键。
1. GPS定位:GPS定位是目前最常用的定位技术之一。
然而,在室内环境或无人导航系统的情况下,GPS信号可能受到干扰或无法获得,因此需要其他定位技术的支持。
2. 视觉定位:视觉定位是指通过图像处理和计算机视觉技术获取机器人位置信息的方法。
这种方法可以通过摄像头或激光雷达获取机器人周围环境,从而实现定位。
3. 惯性定位:惯性定位是通过惯性传感器(如陀螺仪和加速度计)获取机器人运动信息,并结合数学模型计算机器人位置的方法。
惯性定位技术具有较高的精度和实时性,对于室内环境下的短距离移动尤为适用。
三、移动机器人导航与定位技术研究挑战尽管导航与定位技术在过去几十年里取得了巨大的进展,但在复杂和未知环境下,仍然存在一些困难和挑战。
1. 感知和环境认知:移动机器人需要准确感知周围环境,包括障碍物、地图和其他机器人。
同时,机器人还需要理解这些信息并作出相应的决策。
2. 精确的定位:在未知环境下,定位的精确性是导航和路径规划的基础。
因此,开发高精度的定位技术是一个关键问题。
3. 鲁棒性和适应性:移动机器人需要具备鲁棒性和适应性,以适应不同环境、场景和任务需求。
这对算法和系统设计提出了更高的要求。
四、未来发展方向随着人工智能技术的快速发展,移动机器人导航与定位技术也将得到进一步改进和完善。
1. 强化学习:利用强化学习方法,使机器人能够通过试错和学习提高导航能力。
《移动机器人》课件-第6章 移动机器人定位

传感器动态性能还需提高,地图 存在累积误差
12
6.2 同时定位与建图
SLAM问题可以描述为: 移动机器人从一个未知的位置出发,在不断运动过程中根据自身位姿估计和传感 器对环境的感知构建增量式地图,同时利用该地图更新自己的定位。 定位与增量式建图融为一体,而不是独立的两个阶段。
13 移动机器人
6.2 同时定位与建图
移动机器人
三维正态分布曲线
6.3.2 NDT算法
6.3.2 NDT算法
移动机器人
6.3.2 NDT算法
移动机器人
6.3.2 NDT算法
相对于ICP需要剔除不合适的点对(点对距离过大、包含边界点的点对)的 缺点,NDT算法不需要消耗大量的代价计算最近邻搜索匹配点,并且概率密度函 数在两幅图像采集之间的时间可以离线计算出来;
Cartographer的核心内容是融合多传感器数据的局部子图创建以及闭环检测 中的扫描匹配。该方案的不足是没有对闭环检测结果进行验证,在几何对称的环 境中,容易引起错误的闭环。
移动机器人
6.3 基于激光雷达的定位方法
激光雷达点云数据是由一系列空间中的点组成的,属于稀疏点云。 点云处理的关键在于点云的配准,是通过点云构建完整场景的基础。 目前常用的配准方法有ICP算法和 NDT算法。 典型的基于激光雷达的定位方法主要有:Gmapping、Hector SLAM和
6.1 定位
(2)绝对定位 原理:确定移动机器人在全局参考框架下的位姿信息。 特点:不依赖于时间和初始位姿,没有累积误差问题,具有精度高、可靠性
强等特点。 采用导航信标、主动或被动标识、地图匹配、全球定位系统、超声波、激光、
卫星、WiFi、射频标签、蓝牙、超宽带、计算机视觉等定位方法,属于绝对定位 范围。
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移动机器人定位方法概述
摘要:介绍了当前自主移动机器人的定位方法研究现状,对相对定位和绝对定位做了概述,对绝对定位中主要的研究方法做了介绍,并对概率机器人学所采用的主要定位方法做了介绍。
关键词:移动机器人;相对定位;绝对定位;概率机器人学
0 引言
随着工业自动化的发展,生产加工的自动化程度越来越高。
机器人技术的出现和发展使传统的工业生产面貌发生根本性的变化。
移动机器人的定位是其执行其他任务的前提和基础,也是评价机器人性能的关键指标之一。
移动机器人定位是指机器人通过感知获取环境信息,经过相关的信息处理而确定自身及目标位姿的过程。
自主移动机器人导航过程需要回答3个问题:“我在哪里?”,“我要去哪里?”和“我怎样到达那里?”。
移动机器人定位技术就是要解决第1个问题。
准确来说,移动机器人定位的目的就是确定机器人在其运动环境中的世界坐标系的坐标。
根据机器人定位过程,可分为相对定位和绝对定位。
但在机器人定位过程中,单独地使用其中任何一个定位方式都不能很好地解决移动机器人的定位问题。
因而,在目前的定位技术中主要是将两者结合在一起,完成对移动机器人定位。
本文对相对定位技术和绝对定位技术分别进行概述。
1 移动机器人相对定位研究
移动机器人的相对定位也称作位姿跟踪。
假定机器人的初始位姿,采用相邻时刻的传感器信息对机器人的位置进行跟踪估计。
相对定位法分为里程计法和惯性导航法。
1.1 里程计法(Odometry)
在机器人的导航技术中,里程计法是使用最为广泛的定位方法。
在移动机器人的车轮上装有光电编码器,通过对车轮转动的记录来实现对机器人的位姿跟踪。
在位置跟踪中,机器人的当前位置是根据对它的以前的位置的知识而更新的,而这需要假定机器人的初始位置已知,并且机器人姿态的不确定性必须小。
通过这种方式来实现机器人定位的方法也成为航位推算法。
航位推算是一个累加过程,在这个逐步累加的过程中,测量值以及计算值都会累积误差,使得定位精度不断下降。
因而航位推算法只适用于短时间运动的或者短距离位姿跟踪。
为了限定定位的不确定性,我们在航位推算法的基础上采用一些绝对的信息。
为此,我们可以将航位推算法与其他传感器信息结合进行定位。
1.2 惯性导航法(IN:Inertial Navigation)
在惯性导航法中,我们采用陀螺仪和加速度计来实现定位。
使用陀螺仪测得旋转速度的值,使用加速度计测得加速度的值。
机器人的位置信息可通过将测量值进行一次积分和二次积分得到。
但在这个对测量值的积分操作中,会引入惯性导航信息的时间漂移,所以惯性导航法也不适合长时间的精确定位。
但是,惯性导航法能够及时地在检测到出现侧向误差时立即加以校正,而这弥补里程计法最主要的缺点与不足。
但是,由于高精度的陀螺仪相当昂贵的价格,会大大增加移动机器人的成本,所以还不能够广泛使用。
2 移动机器人绝对定位研究
移动机器人的绝对定位又称为全局定位。
完成机器人的全局定位需要预先确定好环境模型或者通过外部传感器直接向机器人提供外界位置信息,计算机器人在全局坐标系中的位置。
全局定位的主要方法有:(1)导航信标(Navigation Beacon);(2)图形匹配(Map Matching);(3)全球定位系统定位(Global Positioning Systems,GPS)(4)概率定位。
信标定位利用人工路标或自然路标和三角原理进行定位。
地图匹配定位首先利用传感器感知环境信息创建好地图,然后将当前地图与数据库中预先存储好的地图进行匹配,最后计算出机器人在全局坐标系中的位姿。
GPS是用于室外移动机器人导航与定位的技术。
概率定位即基于概率地图的定位,这个新的研究领域称为概率机器人学。
概率机器人学的关键思想是用概率论来表示不确定性,即概率机器人学不给出当前机器人方位的一个单独的最好估计,而是将机器人方位表示为对所有可能的机器人位姿的一个概率分布。
由于在许多现实应用中,概率算法胜于别的技术,因而概率机器人学理论能成功应用于机器人定位问题。
在概率定位中,最重要的是马尔科夫定位和卡尔曼滤波器定位。
它们不仅能够实现全局定位和局部位置跟踪,而且能够解决机器人的“绑架”问题。
2.1 马尔可夫定位(Markov Localization,ML)
马尔可夫定位中,机器人通常不知道它所处环境的确切位置,而是用一个任意概率密度函数表示机器人位置。
它持有一个可能在哪里的信任度并跟踪任意概率密度函数跟踪机器人的信任度状态。
信任度是指机器人在整个位置空间的概率分布。
在马尔可夫定位中,地图的表示方法为栅格地图,即机器人导航环境被划分为很多的栅格。
其中每个栅格的值在0~1之间,表示机器人在该栅格的信任度,所有栅格信任度之和为1。
信任度值的计算是马儿可夫定位的关键。
2.2 卡尔曼滤波器定位(Kalman Filter,KF)
马儿可夫定位模型在机器人位置方面可以表示任何概率密度函数,但通用性不强并且效能很差。
卡尔曼滤波器定位算法是马尔可夫定位的一个特殊情况。
卡尔曼滤波器不适用任何密度函数,而是使用高斯代表机器人信任度、运动模型和测量模型。
因为高斯简单地由它的均值μt和协方差σt来定义。
在预测和测量阶段这两个参数更新。
于是产生了与马尔可夫定位算法相比更为有效的算法。
然而,
卡尔曼滤波器所作的假设限制了初始信任度以及高斯的选择。
因而必须以一定的近似自导机器人的初始位置。
3 结束语
综上所述,本文主要介绍了当前自主移动机器人定位方法,对相对定位和绝对定位做了概述,对以后研究自主移动机器人的定位具有较高的参考意义。
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