慣性傳感器促進(jìn)移動(dòng)機(jī)器人自主工作

地面機(jī)器人系統(tǒng)必須常常處理“枯燥、骯臟、危險(xiǎn)”的工作。換言之，機(jī)器人系統(tǒng)通常用于人工介入成本過高、危險(xiǎn)過大或者效率過低的任務(wù)。在許多情況下，機(jī)器人平臺(tái)的自主工作能力是一項(xiàng)極為重要的特性，即通過導(dǎo)航系統(tǒng)來監(jiān)視并控制機(jī)器人從一個(gè)位置移到下一位置的運(yùn)動(dòng)。管理位置和運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度是實(shí)現(xiàn)高效自主工作的關(guān)鍵因素，MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）陀螺儀可提供反饋檢測(cè)機(jī)制，對(duì)優(yōu)化導(dǎo)航系統(tǒng)性能非常有用。圖1中所示的Seekur?機(jī)器人系統(tǒng)就是一個(gè)采用先進(jìn)MEMS器件來改善導(dǎo)航性能的自主系統(tǒng)。

圖 1. Adept MobileRobots 公司的 Seekur 系統(tǒng)。

機(jī)器人導(dǎo)航概述

機(jī)器人的移動(dòng)通常是從管理機(jī)器人總體任務(wù)進(jìn)度的中央處理器發(fā)出位置變化請(qǐng)求時(shí)開始的。導(dǎo)航系統(tǒng)通過制定行程計(jì)劃或軌跡以開始執(zhí)行位置變化請(qǐng)求。行程計(jì)劃需考慮可用路徑、已知障礙位置、機(jī)器人能力及任何相關(guān)的任務(wù)目標(biāo)。（例如，對(duì)于醫(yī)院里的標(biāo)本遞送機(jī)器人，遞送時(shí)間非常關(guān)鍵。）行程計(jì)劃被饋入控制器，后者生成傳動(dòng)和方向配置文件以便進(jìn)行導(dǎo)航控制。這些配置文件可根據(jù)行程計(jì)劃執(zhí)行動(dòng)作和進(jìn)程。該運(yùn)動(dòng)通常由若干檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，各檢測(cè)系統(tǒng)均產(chǎn)生反饋信號(hào)；反饋控制器將信號(hào)組合并轉(zhuǎn)換成更新后的行程計(jì)劃和條件。圖2是一般導(dǎo)航系統(tǒng)的基本框圖。

圖 2. 一般導(dǎo)航系統(tǒng)框圖。

開發(fā)導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟始于充分了解每種功能，尤其需要重視其工作目標(biāo)和限制。各項(xiàng)功能通常都有一些明確界定且易于執(zhí)行的因素，但也會(huì)提出一些需要加以處理的具有挑戰(zhàn)性的限制。某些情況下，這可能是一個(gè)反復(fù)試探的過程，即識(shí)別和處理限制的同時(shí)又會(huì)帶來新的優(yōu)化機(jī)遇。通過一個(gè)實(shí)例可以清楚說明這一過程。

Adept MobileRobots Seekur 機(jī)器人

Adept MobileRobots Seekur是一款采用慣性導(dǎo)航系統(tǒng) (INS)的自主機(jī)器人，參見圖3。該車輛具有4輪傳動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)車輪均有獨(dú)立轉(zhuǎn)向和速度控制能力，可在任何水平方向上靈活地移動(dòng)平臺(tái)。此能力對(duì)于倉(cāng)庫(kù)交貨系統(tǒng)、醫(yī)院標(biāo)本/補(bǔ)給品遞送系統(tǒng)和*增援系統(tǒng)等新興應(yīng)用中的機(jī)器人車輛非常有用。

圖 3. Adept MobileRobots Seekur 導(dǎo)航系統(tǒng)。