移动机器人学 课件 第一章 绪论

华南理工大学自动化科学与工程学院《移动机器人学》

华南理工大学自动化科学与工程学院第一章

绪论

1.1移动机器人概述机器器人技术不仅仅是只涉及传统的机器人控制，而是集成了计算机科学、自动化、车辆工程、电气工程、机械电子工程等多学科技术的跨学科技术。移动机器人又称为智能移动机器人，它集了环境识别感知、实时动态决策与自主规划、运动控制等为一体，具有自主组织、自主运营和自主规划的功能。应用领域多元化：工厂制造的工业机器人、医院和养老机构的医疗康复机器人、抢险救灾的特种机器人、商业中心的服务向导机器人以及自动导航的移动机器人等快仓AGV服务机器人水下机器人空中机器人移动机器人应用1.1移动机器人概述1.2移动机器人的发展分类方式移动方式：轮式移动机器人、步行移动机器人(单腿式、双腿式和多腿式)、履带式移动机器人、爬行机器人、蠕动式机器人和游动式机器人工作环境：室内移动机器人和室外移动机器人控制体系结构：能式(水平式)结构机器人、行为式(垂直式)结构机器人和混合式机器人功能和用途：医疗机器人、军用机器人、助残机器人、清洁机器人等1.2移动机器人的发展1、20世纪60年代：全球第一台智能移动机器人Shakey在美国斯坦福研究所的人工智能中心研发成功

2、20世纪70年代：斯坦福大学再一次成功开发了一种基于视觉传感器的移动机器人Cart3、1997年：日本名古屋，举办了第一届的机器人足球世界杯4、2003年：美国宇航局已经能够开发航天级移动机器人火星漫游者(MER)登陆火星执行任务Shakey机器人Cart机器人机器人世界杯美国“漫游者”号国外移动机器人1.2移动机器人的发展玉兔”一号机器人“玉兔”二号机器人中国航天机器人1.2移动机器人的发展2013年，中国航天中心在西昌发射“嫦娥三号”成功将“玉兔一号”送上月球，并超额服役到2016年，完成月球的无人探测任务。在2019年“玉兔二号”成功着陆月球背面，首次实现月球背面的着陆探测，对月球背面进行环境感知、路径规划导航，准确到达目标探测地点。视觉SLAM点云图1.2移动机器人的发展移动机器人的自主定位建图和导航（SLAM）是指机器人在未知的环境中根据传感器信息实现定位、建图和导航功能视觉SLAM点云图1.2移动机器人的发展路径规划功能是智能移动机器人自主导航的关键技术之一。其目标是在已经建立的地图环境中，基于一定路径评价指标，如最短路径、最短时间等，规划出从起始地点到目标地点的评价分数最高的无碰撞可行路径。路径规划可由：全局路径规划、局部路径规划两部分组成轮式AGV履带机器人轮式机器人1.3移动机器人的结构（轮式）轮式机构的效率是最好的，但相应的适应能力就比较差六足机器人波士顿动力机器人足式机器人1.3移动机器人的结构（足式）移动适应能力最好的莫过于足式机构，但其低下的效率却让人不得不好好考虑是否采用管道机器人1.4移动机器人的分类（管道）空间多轮结构的管内机器人的轮子与壁面接触时，接触点与轮心的连线在柱面的半径方向上，并且轮子的行驶方向与柱面的母线平行，这是单个轮子在管道曲面上位姿的一种特殊情况。水下机器人1.4移动机器人的分类（水下）水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。空中机器人1.4移动机器人的分类（空中）无人驾驶飞机简称“无人机”（“UAV”），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称。从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。陆地无人军事机器人水下无人军事机器人空中无人军事机器人1.4移动机器人的分类（军事）军用机器人（militaryrobot）是一种用于军事领域的具有某种仿人功能的自动机。从物资运输到搜寻勘探以及实战进攻，军用机器人的使用范围广泛。服务机器人1.4移动机器人的分类（服务）服务机器人集成人脸识别、语音识别、NLU语义理解、SLAM激光导航、超声波感应、红外感应、麦克风降噪等先进技术，具有人脸识别、语音识别、声源定位、回声消除、人脸识别、自动避障、智能导航、智能巡航、自动充电等功能。广泛应用于政务服务大厅、展厅等场景，为群众、客户提供迎宾接待、业务引导、地图导航、聊天娱乐、信息宣传等服务。服务机器人1.4移动机器人的分类（服务）智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备，主要以服务机器人和