机器人原理06
全方位双三足步行机器人步行原理、机构及控制系统
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机构设计
机构设计
全方位双三足步行机器人的机构设计包括腿部机构、机械结构和驱动方式。 腿部机构是机器人的核心部分，每个腿部机构都包括一个驱动器、一个连接器和 一个脚掌。驱动器用于产生力量，使腿部机构可以完成支撑、抬起和迈步三个动 作。连接器用于连接腿部机构和机器人的主体结构，同时传递驱动力。脚掌底部 装有传感器，可以感知地面状况，为机器人提供更多的触觉信息。
全方位双三足步行机器人步行 原理、机构及控制系统
01 引言
03 机构设计
目录
02 原理分析 04 控制系统
05 实验结果
07 参考内容
目录
06 结论与展望
引言
引言
全方位双三足步行机器人是一种具有高度自主性和灵活性的步行机器人，具 有在复杂环境中稳健行走的能力。这种机器人的研究背景在于，传统轮式或履带 式机器人对于某些特殊环境，如狭小空间、山地、沙地等具有较大的局限性。全 方位双三足步行机器人由于其独特的步行原理和机构设计，能够更好地适应这些 环境。本次演示将详细介绍全方位双三足步行机器人的步行原理、机构及控制系 统。
双足步行机器人的结构
双足步行机器人的结构
双足步行机器人通常由头部、躯干、双臂和双腿等部分组成。其中，双腿是 机器人的核心部分，包括大腿、小腿、脚踝和脚部。为了实现稳定的行走，双足 步行机器人需要具备以下功能：
双足步行机器人的结构
1、支撑身体重量：双足步行机器人需要具备支撑自身重量和负载的能力，以 确保行走稳定。
文献综述
在步态规划方面，研究者们则主要研究如何合理分配各足的运动轨迹和时间， 以提高机器人的行走效率。常见的步态规划方法包括基于规则的方法、基于优化 算法的方法以及基于机器学习的方法等。
06第06课《机器人循光》教学设计
06第06课《机器人循光》教学设计一、教学目标1. 知识目标：通过学习，学生了解机器人循光的原理和应用。
2. 能力目标：培养学生动手实践、观察和思考的能力，提高分析和解决问题的能力。
3. 情感目标：通过合作学习及自主探究，培养学生的创造力和团队合作精神。
二、教学重难点1. 教学重点：机器人循光的原理和应用。
2. 教学难点：设计与制作简单的机器人循光电路。
三、教学准备1. 实验器材准备：光敏电阻、电源线、导线、小电动机、面包板、电动机驱动芯片等。
2. 实验环境准备：保持教室足够明亮，确保机器人能够感受到光线。
四、教学过程1. 情境导入引导学生回顾上一节所学的关于电流和电路的知识，提出机器人循光的问题，激发学生学习的兴趣。
2. 知识讲解（1）介绍机器人循光的原理：机器人循光是利用光敏电阻对光的感应来实现控制，当光照导致光敏电阻的电阻值发生变化时，电路中的电流也会发生变化。
（2）讲解机器人循光的应用：机器人循光广泛应用于自动驾驶、智能家居以及工业生产线等领域。
通过感应光线，机器人能够实现自主导航和避障。
3. 电路实验（1）组织学生分组进行实验，每个小组分别完成一个机器人循光电路的设计与制作。
（2）指导学生使用面包板搭建电路，连接光敏电阻、电动机驱动芯片和电动机，并将电路与电源进行连接。
（3）调整光敏电阻的位置和角度，观察机器人循光效果。
（4）让学生通过修改电路或调整光敏电阻的位置和角度，改变机器人的循光方向，培养学生分析和解决问题的能力。
4. 思考讨论（1）带领学生进行思考讨论：为什么机器人能够感应光线并按照光线方向移动？（2）鼓励学生积极参与讨论，分享彼此的观点和思考，促进学生的合作学习和思维发展。
5. 学习总结请学生对本节课学到的内容进行总结归纳，梳理学习重点和难点，并做一些针对性的延伸思考。
6. 课堂作业要求学生根据所学知识，设计并制作一个能够在光线照射下自主转动的微型太阳能机器人。
五、教学反思通过本节课的教学设计与实施，我发现学生表现出了浓厚的兴趣，积极参与了教学活动。
扫地机器人的工作原理
扫地机器人的工作原理扫地机器人是一种能够自动清扫地面的家用电器，它的工作原理可以分为以下几个关键步骤：1. 感知环境：扫地机器人首先会利用激光、红外线或摄像头等感知器件来获取周围环境的信息。
通过这些感知器件，机器人可以检测到障碍物、墙壁和家具等物体的位置和距离，以及地板的状况。
2. 地图绘制：利用激光或摄像头等感知器件获取到的环境信息，扫地机器人会通过算法将周围的环境进行建模，并绘制出地图。
这个地图可以用来规划机器人的路径，避免重复清扫和撞击障碍物。
3. 路径规划：有了地图后，扫地机器人会利用路径规划算法来确定清扫的路径。
这些算法通常会考虑机器人的清扫效率和时间，以及避开障碍物和家具等因素。
路径规划算法可以帮助机器人快速、高效地完成清扫任务。
4. 清扫操作：扫地机器人会根据路径规划算法确定的路径进行清扫操作。
它通常会配备吸尘器和刷子等装置，可以有效地清除地板上的灰尘、污垢和毛发等。
5. 防撞和避障：为了避免撞击家具或墙壁等障碍物，扫地机器人一般会配备碰撞传感器和跌落传感器。
碰撞传感器可以检测到障碍物并及时停下来，而跌落传感器可以让机器人避免从楼梯或台阶等高处跌落。
6. 充电功能：扫地机器人通常会配备充电座，当电量低于设定值时，机器人会自动返回充电座进行充电。
这样可以保证机器人在下一次使用时有足够的电量完成清扫任务。
7. 定位与导航：为了更精确地确定自己的位置和方向，扫地机器人可能会使用雷达、陀螺仪或视觉定位等技术来辅助定位与导航。
这些技术可以提高机器人的定位精度，使其能够更好地遵循预定路径进行清扫操作。
总的来说，扫地机器人通过感知环境、地图绘制、路径规划、清扫操作、防撞和避障、充电功能以及定位与导航等关键步骤，实现了自动清扫地面的功能。
它的工作原理为人们提供了更加方便、高效的家庭清洁解决方案。
06第06课《机器人循光》教学设计
第6课机器人循光【教材分析】在学生机器人中，红外传感器是重要的传感器之一，它的参数设置也为机器人沿线等活动打下了基础。
因此，本课属于承上启下的基础课程。
在知识结构上介于简单程序和较为复杂的程序（如条件循环语句等）之间，需要教师细化教学内容，并帮助部分学生理解这个程序的流程。
【学情分析】学生在前几课的学习中，已经能够执行基本的机器人命令了。
在这部分的学习中，可以针对不同的学习需要提供较为活跃的实验活动，让学生有更多的感性体验。
【教学目标与要求】1. 知识与技能（1）了解红外线传感器的工作原理。
（2）体验单分支结构语句的含义。
（3）能够在机器人平台中编写机器人循光运动的程序。
2. 过程与方法（1）依据流程图进行程序设计，通过设计任务让学生在探索中得到逻辑思维的培养；（2）充分发挥学生的自主学习能力，在小组合作中让学生自主探究，动手实践，并以学生已有知识为前提进行点拨与启发。
3. 情感、态度与价值观（1）培养规范的机器人运动编程步骤；（2）激发学生的多选择性的创新思维能力。
4. 行为与创新建立起以流程图的形式进行思维的习惯。
【教学重点与难点】重点：单分支语句的理解与程序设置。
难点：多种情况下机器人的不同应对程序。
【教学方法与手段】实验法、主题活动。
【课时安排】安排1课时。
【教学准备】实验器材和主题活动单。
【教学过程】第一课时学习过程教师与学生活动设计意图激趣导入展示机器人沿线走的成果。
师：聪明的机器人已经能够前行了，但如果前方遇到了障碍，机器人就不能继续一路前进。
这时，我们是否可以通过其他方法让它躲避障碍呢？大家有哪些主意？师生讨论。
师：今天，老师就给大家介绍引导机器人前行的一种策略——循光。
从学生已有知识出发，在巩固旧知的同时引出新问题。
让学生想一想、说一说、议一议，激起头脑风暴，激发集体智慧。
红外传感器工作原理展示机器人循光的效果师：机器人能够跟着光行走，其实是利用了红外传感器在工作。
（展示蝙蝠图片）红外传感器就像蝙蝠一样，从它的红外发光管中发出红外线，并用接收管来检测是否有反射光，判断是否有障碍物。
蜘蛛机器人原理
蜘蛛机器人原理
蜘蛛机器人是一种仿生机器人，其设计灵感来自于蜘蛛的行走机制。
它通常由多个关节相连接的机械臂、传感器和控制系统组成。
蜘蛛机器人的关节结构类似于蜘蛛的腿部，每个关节都可以独立移动。
这使得机器人可以模拟蜘蛛在不同地形上的行走方式，如攀爬、跳跃和悬挂等。
蜘蛛机器人的传感器系统起着关键作用，它能够感知周围环境的信息以及机器人自身状态的变化。
传感器可以包括激光雷达、摄像头、接近传感器和力传感器等，用于检测障碍物、地形变化、平衡状态等。
控制系统是蜘蛛机器人的大脑，负责接收传感器信息并做出相应的决策。
控制系统基于预设的算法和模型来计算机器人的运动轨迹和动作。
通过实时调整关节的角度和力量，蜘蛛机器人可以实现稳定的行走或爬行。
蜘蛛机器人的应用领域广泛，包括救援作业、狭小空间探测、农业和科学研究等。
其独特的行走机制使得它可以应对复杂的地形条件，如山区、洞穴和高空等。
总结起来，蜘蛛机器人通过模仿蜘蛛的行走机制，利用关节结构、传感器和控制系统实现自主行走。
它具有出色的适应性和灵活性，使得其在各种复杂环境下都能发挥作用。
软体机器人原理
软体机器人原理软体机器人是一种由软体材料组成的机器人，其外形和结构灵活多变，可以模拟生物体的运动和变形。
软体机器人的基本原理涉及软体材料的特性、传感器与执行器的设计以及控制算法的开发。
下面将详细解释与软体机器人原理相关的基本原理。
1. 软体材料软体机器人的最大特点就是采用了柔软的材料，与传统机器人的硬件结构形成鲜明对比。
软体材料可以是弹性材料、聚合物或者液体等，其主要特性包括柔韧性、可变形性和可塑性。
•柔韧性：软体材料具有较高的柔韧性，可以实现多种形状和变形。
这使得软体机器人可以适应各种复杂环境和任务需求。
•可变形性：软体材料可以通过改变其形状和结构来实现不同的功能。
通过控制软体机器人的内部气体或液体的流动，可以使其变形成为不同的形状。
•可塑性：软体材料可以通过加热、冷却或者施加压力等方式改变其硬度和形状。
这使得软体机器人可以在不同的工作环境中适应不同的力学要求。
软体材料的特性使得软体机器人具有较好的适应性和灵活性，可以在狭小空间中穿梭、适应不规则形状的工作环境，并且在与人类或其他物体的接触中具有较好的安全性。
2. 传感器与执行器设计软体机器人的传感器用于感知外部环境和自身状态，执行器用于控制机器人的运动和变形。
传感器和执行器的设计对于软体机器人的功能和性能至关重要。
2.1 传感器设计软体机器人的传感器设计需要考虑以下几个方面：•形变传感器：软体机器人的形状和变形对于其功能和任务至关重要，因此需要搭载形变传感器来感知形状和变形。
形变传感器可以是压力传感器、应变传感器或者光学传感器等，用于测量机器人的形变程度和形状。
•环境感知传感器：软体机器人在执行任务时需要感知外部环境，以便做出相应的反应。
环境感知传感器可以是摄像头、红外传感器或者超声波传感器等，用于感知障碍物、距离和环境条件等。
•位置和姿态传感器：软体机器人需要知道自身的位置和姿态，以便进行精确的控制和定位。
位置和姿态传感器可以是加速度计、陀螺仪或者磁力计等，用于测量机器人的位置和方向。
3轴关节机器人工作原理
3轴关节机器人工作原理三轴关节机器人是一种常见的机器人类型，其工作原理是利用三个旋转关节来进行运动控制和精确定位。
在机器人的基本结构中，每个关节会有一个电机来驱动，从而使得机器人能够在三个轴向上进行运动。
下面将详细介绍三轴关节机器人的工作原理。
首先，三轴关节机器人的运动是由三个旋转关节控制的。
这三个关节通常被称为基座关节、肩关节和肘关节。
基座关节位于机器人的底座上，它允许机器人在水平平面上进行旋转运动。
肩关节是连接在基座关节上方的旋转关节，它允许机器人在竖直方向上进行旋转运动。
肘关节是连接在肩关节上方的旋转关节，它允许机器人在水平平面上进行旋转运动。
通过组合这三个关节的运动，机器人可以实现复杂的动作和灵活的定位。
其次，每个关节都由一个电机来驱动。
这些电机可以是直流电机、步进电机或伺服电机。
电机的转动是通过电力输送到它们内部的线圈中来实现的。
电流通过这些线圈时，会在关节上产生一个磁场，从而产生一个力矩，使得关节能够旋转。
通过控制电机的电流（也称为电机控制信号），可以控制关节的角度，从而控制机器人的姿态和位置。
接下来，机器人的运动是由控制系统来实现的。
控制系统通常由计算机、传感器和控制器组成。
计算机用于处理和计算机器人的运动轨迹和运动规划。
传感器通过获取机器人当前的位置和朝向信息，将这些信息发送给控制器。
控制器根据传感器提供的信息，计算出电机需要的电流，并将电流控制信号发送给电机，以实现精确的运动控制。
控制系统的设计和算法对机器人的运动和定位精度起着关键作用。
最后，机器人的操作和任务均需要由人为控制和指导。
人类操作员通常通过计算机界面或控制面板来指导机器人的动作和工作任务。
他们可以在计算机上设定机器人的运动轨迹、速度和角度等参数，并监控机器人的状态和工作结果。
总结起来，三轴关节机器人的工作原理基于三个旋转关节的运动控制和精确定位。
每个关节由一个电机驱动，电机的转动在关节上产生力矩，从而实现关节的旋转。
《虚拟机器人》第06课迷宫灭火
今天任务
▪ 1.练习：任务一右手法则走迷宫。 ▪ 2.作业：任务二迷宫灭火。
▪ 保存到桌面，上传、上交！
海盐县实验中学2013校本课程
虚拟机器人
第6课 机器人迷宫灭火 2013年5月20日星期一
回顾：左手法则走迷宫
左手法则：机器人左手摸着墙壁
▪策略： ▪ 检测判断一： ▪ 左边有墙壁—向右前方走一步 ▪ 左边没墙壁—向左前方走一步 ▪ 检测判断二： ▪ 前方有墙壁—向右转
任务一：红外靠右走迷宫
▪ 1.思考靠右走的策略。 ▪ 2.设计红外靠右走的机器人程序。 ▪ 3.运行程序，到终点记下时间，举手。
▪ 思考，尝试，完成这个任务。
任务二：迷宫灭火
▪ 1.测试亮度检测模块。 ▪ 2. 红外走迷宫程序（右手法则），边走
边进行亮度检测，检测到蜡烛立即停止。 ▪ 3.运行程序，调试完善。
深蓝机器人的原理
深蓝机器人的原理深蓝机器人是一种基于人工智能技术的智能机器人，它可以模拟人类的思维和行为。
深蓝机器人的原理是通过学习和推理来实现智能化的表现。
深蓝机器人的核心原理是机器学习。
机器学习是一种通过从数据中自动学习模式和规律，并根据学习到的知识进行决策和预测的技术。
深蓝机器人通过大量的训练数据和强大的计算能力，可以从中学习和提取特征，从而实现智能化的表现。
深蓝机器人的学习过程分为两个阶段：训练阶段和应用阶段。
在训练阶段，深蓝机器人会通过大量的数据进行训练，从中学习到模式和规律。
训练数据可以包括文字、图像、语音等多种形式。
通过分析和处理这些数据，深蓝机器人可以建立起知识库，包括词汇、语法、知识和经验等。
在应用阶段，深蓝机器人可以根据已经学习到的知识和经验，对新的问题进行分析和处理。
它可以根据问题的语义、上下文等因素，进行推理和判断，并给出相应的答案或建议。
深蓝机器人的推理能力是基于逻辑推理和统计推理的，它可以根据已知的信息和规则，推导出新的结论。
深蓝机器人的关键技术之一是自然语言处理。
自然语言处理是一种将人类语言转化为计算机可理解形式的技术。
深蓝机器人可以通过自然语言处理技术，将人类的问题转化为计算机可处理的形式，并进行相应的分析和回答。
自然语言处理涉及到词法分析、句法分析、语义分析等多个层面，深蓝机器人需要克服这些技术难题，才能实现智能化的对话。
除了自然语言处理，深蓝机器人还涉及到其他多个领域的技术，如计算机视觉、机器人控制、知识图谱等。
这些技术的综合应用，使得深蓝机器人能够更加全面地理解和回答问题，实现更加智能化的表现。
深蓝机器人的应用领域非常广泛。
它可以用于智能客服、智能助手、智能教育等多个领域。
在智能客服领域，深蓝机器人可以代替人工客服，为用户提供快速、准确的解答。
在智能助手领域，深蓝机器人可以帮助用户完成日常任务，如查询天气、预订机票等。
在智能教育领域，深蓝机器人可以作为智能教师，为学生提供个性化的学习指导和辅助。
机器人定位技术的工作原理
机器人定位技术的工作原理机器人定位技术是现代机器人领域中的重要部分，它通过利用传感器和算法来确定机器人在空间中的位置和方向。
这种技术的发展为机器人的自主导航、路径规划和环境感知提供了有力支持。
本文将介绍机器人定位技术的工作原理，并探讨其在不同应用领域中的应用。
一、定位技术的分类机器人定位技术可以按照其使用的传感器类型进行分类。
常见的定位技术包括全球定位系统（GPS）、惯性导航系统、视觉定位系统和激光雷达定位系统等。
1. 全球定位系统（GPS）全球定位系统是一种基于卫星导航的定位技术，通过接收卫星发射的信号，机器人可以精确计算自身的经纬度坐标。
然而，由于GPS信号在室内或复杂环境中的接收存在问题，机器人定位技术通常需要借助其他传感器进行辅助。
2. 惯性导航系统惯性导航系统利用加速度计和陀螺仪等传感器来测量机器人的加速度和角速度，从而计算出机器人的位移和方向。
这种技术的主要优点是精度高、响应速度快，但在长时间使用过程中会有累积误差。
3. 视觉定位系统视觉定位系统通过摄像头或深度相机等传感器来获取机器人周围环境的图像信息，并利用图像处理算法来识别目标物体或特征点。
通过与地图或先验知识的匹配，从而实现机器人的定位。
视觉定位系统在室内环境中具有较好的定位精度，但对光照条件和环境变化较为敏感。
4. 激光雷达定位系统激光雷达定位系统利用激光束扫描周围环境，并通过测量激光束的返回时间来计算机器人与周围物体的距离。
通过将多个激光束的测量结果组合，可以生成机器人周围环境的三维地图，从而实现机器人的定位。
二、机器人定位算法机器人定位算法是实现机器人定位的核心部分，它通过传感器测量数据和环境信息来实现机器人的定位。
常见的机器人定位算法包括扩展卡尔曼滤波（EKF）、粒子滤波、同步定位与地图构建（SLAM）等。
1. 扩展卡尔曼滤波（EKF）扩展卡尔曼滤波是一种基于状态估计的定位算法，通过结合系统的动力学模型和传感器测量数据，对机器人的位置和速度进行估计。
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6.3 移动的检测
1.位置检测 2.自立检测 3.方位检测
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6.3 移动的检测
6.3.1移动机器人的自立位置检测
lL lR lL lR l ; 2 T n n1 X n X n 1 l sin( n 1 ) 2 Yn Yn 1 l cos( n 1 ) 2
东南大学远程教育
机器人原理及应用
第 三十五 讲 主讲教师：王兴松
移动机构的控制 Mobile Robot & Control
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 为什么要移动 移动环境及与其相适应的机构 移动的检测 引导和控制 多机器人控制
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6.1 为什么要移动
移动的目的： ①为实现“代替人” ②搬运物体 ③适应环境，进行更多工作
6.4.1路径引导方式 1）引导直接在路径上 2）引导不在路径上
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6.4 引导和控制
6.4.2 自主引导方式 1）利用位能场的移动控制 2）利用结果强化行动
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6.5 多机器人控制
6.5.1 多机器人的群控 1）多个小机器人协调可以减少成本 2）多个小机器人可以更灵活
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机器人原理及应用
第 三十六 讲 主讲教师：王兴松
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.3 车轮型移动机构的结构和运动 （1）独轮 目前还没有实用，还在努力。 （2）两轮
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.3 车轮型移动机构的结构和运动 （3）三轮
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6.3 移动的检测
6.3.1移动机器人的位置.方位修正检测 （1）连续标记法 埋电缆
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6.3 移动的检测
6.3.1移动机器人的位置.方位修正检测 （1）连续标记法 光扫描
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6.3 移动的检测
6.3.1移动机器人的位置.方 位修正检测 （2）离散标记法 ①沿路径埋磁铁、由天花向 下发超声、电波、光波 ②沿路径产生点状光束
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6.5 多机器人控制
6.5.2 多机器人自动控制的发展 1）自主机器人的位置控制 2）多机器人的引导和控制
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.1 环境整备领域内的移动机器人 1）移动环境在导轨上（1维） 轨道机器人 2）移动环境在道路上（2维） 无人驾驶搬运车
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.2 没有整备环境的移动机器人 1）自然环境 ①陆上2、3维环境 ②海上、海中环境 ③空中、宇宙环境 2）人工制作的环境 ①陆上建筑物内外环境（阶梯、、电梯、钢 丝），间隙、沟、踏脚石 ②海上、海中的混凝土建筑等 可以模拟动物、人、飞鸟等制作移动机构
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.3 车轮型移动机构的结构和运动 （4）四轮
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6.2 移动环境及）四轮
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.3 车轮型移动机构的结构和运动 （5）全方位移动车
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.4 履带式移动机构
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.5 步行机器人的机构
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.5 步行机器人的机构
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6.2 移动环境及移动机构
6.2.5 步行机器人的机构
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6.3 移动的检测
6.3.1移动机器人的位置. 方位修正检测 （2）离散标记法 ①沿路径埋磁铁、由天 花向下发超声、电 波、光波 ②沿路径产生点状光束
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6.4 引导和控制
6.4.1路径引导方式 1）引导直接在路径上 2）引导不在路径上
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6.4 引导和控制