慣性傳感器促進移動機器人自主工作

地面機器人系統(tǒng)必須常常處理“枯燥、骯臟、危險”的工作。換言之，機器人系統(tǒng)通常用于人工介入成本過高、危險過大或者效率過低的任務(wù)。在許多情況下，機器人平臺的自主工作能力是一項極為重要的特性，即通過導(dǎo)航系統(tǒng)來監(jiān)視并控制機器人從一個位置移到下一位置的運動。管理位置和運動時的精度是實現(xiàn)高效自主工作的關(guān)鍵因素，MEMS（微機電系統(tǒng)）陀螺儀可提供反饋檢測機制，對優(yōu)化導(dǎo)航系統(tǒng)性能非常有用。圖1中所示的Seekur?機器人系統(tǒng)就是一個采用先進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)。

機器人導(dǎo)航概述

機器人的移動通常是從管理機器人總體任務(wù)進度的中央處理器發(fā)出位置變化請求時開始的。導(dǎo)航系統(tǒng)通過制定行程計劃或軌跡以開始執(zhí)行位置變化請求。行程計劃需考慮可用路徑、已知障礙位置、機器人能力及任何相關(guān)的任務(wù)目標。（例如，對于醫(yī)院里的標本遞送機器人，遞送時間非常關(guān)鍵。）行程計劃被饋入控制器，后者生成傳動和方向配置文件以便進行導(dǎo)航控制。這些配置文件可根據(jù)行程計劃執(zhí)行動作和進程。該運動通常由若干檢測系統(tǒng)進行監(jiān)控，各檢測系統(tǒng)均產(chǎn)生反饋信號；反饋控制器將信號組合并轉(zhuǎn)換成更新后的行程計劃和條件。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和限制。各項功能通常都有一些明確界定且易于執(zhí)行的因素，但也會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，這可能是一個反復(fù)試探的過程，即識別和處理限制的同時又會帶來新的優(yōu)化機遇。通過一個實例可以清楚說明這一過程。

Adept MobileRobots Seekur 機器人

Adept MobileRobots Seekur是一款采用慣性導(dǎo)航系統(tǒng) (INS)的自主機器人，參見圖3。該車輛具有4輪傳動系統(tǒng)，每個車輪均有獨立轉(zhuǎn)向和速度控制能力，可在任何水平方向上靈活地移動平臺。此能力對于倉庫交貨系統(tǒng)、醫(yī)院標本/補給品遞送系統(tǒng)和*增援系統(tǒng)等新興應(yīng)用中的機器人車輛非常有用。

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