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2017年中国移动机器人控制系统发展现状与未来方向



  移动机器人属于能够自动执行工作任务的机器,不但能够按照事先编译的程序运行,同时人类还可对其指挥。当前主要被运用在生产业、建筑业以及航空航天领域,而该领域的发展情况直接关系到国家综合实力的提升速度,对此加强对移动机器人控制系统的发展情况,以及未来发展方向的研究势在必行。

  1 国内外常见的移动机器人控制系统

  相对于国内在移动机器人的研究状况,能够看出国外在该领域的研究是较早的,其中具有代表性的有Saphira、TeamBots以及ISR。而在国内方面,代表性的有OSMOR、ZJMR以及Agent。下面,便对较为常用的控制系统进行介绍:

  1.1 国外移动机器人控制系统

  1.1.1 Saphira控制系统


  Saphira控制系统是移动机器人领域中最早的系统,是有SRI国际人工智能中心在1990年所研发的,此系统是基于本地感知空间的共享内存与黑板,来实现协调与通信进程。由于Saphira是采用C语言来进行开发的,同时支持Windows与Unix系统,因此具有文档资料相对完整、系统资源占用少等特征。但是需注意的是,由于Saphira系统在定位方面无法达到当前的实际需求,因此运用是相对较少的。

  1.1.2 TeamBots控制系统

  本系统是基于Java包与Java应用程序而构建的,经过20余年的发展后,此系统截止到目前已经被运用到多种类型的机器人平台当中。除此之外,在适用的操作系统方面,其中具有代表性的有Windows、MacOS以及Linux等,因此其运用的范围是更加广泛的。

  1.1.3 ISR控制系统

  ISR是基于行为的控制模式,其中是有任务执行层、反映层以及推理层所构成的,是有CAS研究中心所研发的。其中,任务执行层的作用是执行推理层所传输的指令;反映层其中包含资源、控制器以及行为;推理层的功能是根据用户的指令来对决策进行制定。此外,ISR控制系统仅能够在Linux中进行操作,并且没有公开化使用。

  1.2 国内移动机器人控制系统

  OSMOR是我国首个机器人系统,此系统在传感器处理方面具有明显的优势,并且为了能够防止出现数据处理的复杂性与传感器多样性的影响,本控制系统将传感器数据的处理划分为单独结构当中。但是需注意的是,OSMOR属于沈阳自动化研究所的实验室自主开发的机器人系统,因此被没有得到广泛的运用。

  参考观研天下发布《2018-2023年中国智能电子控制系统市场发展现状及投资规划研究报告

  与此同时,我国各个高校也加大了对移动机器人的研究力度。其中,浙江大学构建了ZJMR系统;中南大学研究了室外自主导航系统;南京理工大学经过研究后,提出了Agent系统。河海大学提出了集控式足球机器人系统;东北大学研发了基于自主式足球机器人的底层控制系统;清华大学是基于多机器人协作的层面为核心,并构建了系统框架,由于此框架不够成熟,因此并没有运用到市场中。

  2 移动机器人控制系统的发展方向

  在对国内外移动机器人控制系统的常见类型进行全面的剖析后,得知移动机器人技术涵盖了控制技术、电子技术、传感技术以及信息处理技术等多项领域。对此,在此系统未来发展的过程中,必然会从以下几个方面入手,来实现移动机器人控制系统性能的提升。

  2.1 传感技术更加先进

  传感器技术作为信息技术的核心分支,必然是移动机器人系统的发展方向。传感器技术通常被分析接触式与非接触式类型。其中,前者是由力和扭矩传感器、触觉传感器所构成的;后者则是由视觉传感器、范围探测器以及接近传感器等构成。总的来说,在移动机器人在未来发展的进程中,其传感技术必然需要大幅度提升,才能够满足移动机器人运用的实际需求。

  2.2 信息处理技术更加高效

  所谓信息处理技术,在移动机器人领域当中主要是有模式识别技术、图像处理技术、语音识别技术等构成的,其功能是处理传感器所获取到的信息。对此,在对当前移动机器人系统的发展现状剖析后,能够看出绝大多数采用的是视觉参与的导航技术,但是在效率方面是有待提升的,因此相信信息处理的高效性将是未来的发展核心方向。

  2.3 多传感器的信息融合技术

  在移动机器人领域不断发展的进程中,多传感器必然会得到广泛的运用,来实现机器人的更加执行。在运用多传感技术的背景下,系统能够有效的将传感器所获取到的信息进行融合,并且对信息进行筛选最终得到更加准确的信息,进而达到对工作精度提升的目标,同时在控制性方面的提升具有积极意义。

  2.4 智能方法的运用

  在当前移动机器人系统当中,虽然智能算法的作用是非常显著的,但是受到众多因素的影响,并没有得到广泛的运用,其根本原因是模糊逻辑无法运用在未知的动态环境当中,并且无法准确的提取模糊规则。对此,能够看出智能方法在移动机器人领域仍然具有较为广阔的发展空间,并且在未来需要加大对该领域的研究力度。

  3 结语

  在机器人领域中,移动机器人是核心分支,并且随着移动机器人控制系统所发挥的作用日益显著背景下,国内学者在该领域的研究也是逐渐增多的。通过本文的研究,对当前国内与国外在移动机器人的控制系统剖析后,得知国内与发达国家仍然存在着一定的差距。对此,在未来研究阶段,应该促使移动机器人与传感技术、信息处理技术等的融合。

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