室內定位 常用的機械人定位導航技術及優缺點

2021-09-24 22:10:36 字數 3098 閱讀 6020

自主定位導航是機械人實現智慧型化的前提之一,是賦予機械人感知和行動能力的關鍵因素。如果說機械人不會自主定位導航,不能對周圍環境進行分析、判斷和選擇,規劃路徑,那麼,這個機械人離智慧型還有一大截的差距。那麼,在現有slam技術中,機械人常用的定位導航技術有哪些呢?

視覺定位導航

·應用領域廣泛,主要應用於無人機、手術器械、交通運輸、農業生產等領域;

·影象處理量巨大,一般計算機無法完成運算,實時性較差;

·受光線條件限制較大,無法在黑暗環境中工作;

超聲波定位導航的工作原理是由超聲波感測器發射探頭發射出超聲波,超聲波在介質中遇到障礙物而返回接收裝置。通過接收自身發射的超聲波反射訊號,根據超聲波發出及回波接收時間差及傳播速度,計算出傳播距離s,就能得到障礙物到機械人的距離,即有公式: s=tv/2 式中,t—超聲波發射和接收的時間差;v—超聲波在介質中傳播的波速。

·成本低廉;

·

以識別紅外感測器識別不了的物體,比如玻璃、鏡子、黑體等障礙物;

·容易受天氣、周圍環境(鏡面反射或者有限的波束角)等以及障礙物陰影,表面粗糙等外界環境的影響;

·由於超聲波在空氣中的傳播距離比較短,所以適用範圍較小,測距距離較短。

·採集速度慢,導航精度差;

紅外線定位導航的原理是紅外線ir標識發射調製的紅外射線,通過安裝在室內的光學感測器接收進行定位。

·遠距離測量,在無反光板和反射率低的情況下能測量較遠的距離;

·有同步輸入端,可多個感測器同步測量;

·測量範圍廣,響應時間短;

·檢測的最小距離太大;

·紅外線測距儀受環境的干擾較大,對於近似黑體、透明的物體無法檢測距離,只適合短距離傳播;

·有其他遮擋物的時候無法正常工作,需要每個房間、走廊安裝接收天線,鋪設導軌,造價比較高;

ibeacon是一項低耗能藍芽技術,工作原理類似之前的藍芽技術,由beacon發射訊號,藍芽裝置定位接受,反饋訊號。當使用者進入、退出或者在區域內徘徊時,beacon的廣播有能力進行傳播,可計算使用者和beacon的距離(可通過rssi計算)。通過三個ibeacon裝置,即可對其進行定位。

·定位精度比傳統的gps高,可從一公尺到幾十公尺;

·功耗小、時延低、成本低、傳輸距離遠;

·受環境干擾大,訊號射頻不太穩定;

·安裝、開發和維護方面均存在需要克服的難點,使用時保證裝置訊號不被遮擋;

燈塔定位導航技術在掃地機械人領域使用的比較多。導航盒發射出三個不同角度的訊號,能夠模擬gps衛星三點定位技術,讓其精準定位起始位置和目前自身所在座標,導航盒如同燈塔,其作用為發射訊號,引導機械人進行移動和工作。

·引擎穩定性高,路徑規劃可自動設定

·燈塔定位沒有地圖,容易丟失導航;

·需要充電樁或者其他輔助裝備;

·精度不高;

雷射定位導航的原理和超聲、紅外線的原理類似,主要是發射出乙個雷射訊號,根據收到從物體反射回來的訊號的時間差來計算這段距離,然後根據發射雷射的角度來確定物體和發射器的角度,從而得出物體與發射器的相對位置。

·是目前最穩定、最可靠、最高效能的定位導航方法;

·連續使用壽命長,後期改造成本低;

·工業領域的雷射雷達成本比較昂貴;

在雷射測距中,雷射雷達憑藉良好的指向性和高度聚焦性,使得雷射雷達+slam技術相結合的雷射slam成為主流定位導航方式。slamtec—思嵐科技的自主定位導航技術採用的就是雷射+slam技術

rplidar a2採用三角測距原理,配合自主研發的slamware核心演算法,讓機械人實現自主定位導航與路徑規劃。主要應用於服務機械人導航與定位、需要長時間連續工作的服務機械人、工業領域、環境掃瞄與3d重建等領域。

rplidar t1採用的是時間飛行法(tof)中的脈衝測距法,以滿足高速度和遠距離的測距要求。主要應用在工業a**、服務機械人或輕量級無人駕駛產品中。

slam簡介

slam

(及時定位與地圖構建)技術是機械人在自身位置不確定的條件下,在完全未知環境中建立地圖,同時利用地圖進行自主定位和導航。並且,在實時定位中由於通過機械人運動估計得到的位置資訊通常具有較大的誤差,一般需要使用測距單元探測的周圍環境資訊來更正位置。

由於應用場景的不同,slam技術分為vslam、wifi-slam和lidarslam。lidar slam是目前實現機械人同步定位於地圖構建最穩定、可靠和高效能的slam方式。

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