服务机器人的关键技术
1.移动结构设计
服务机器人的移动方式分为轮式、履带式、蠕动式、跳跃式以及复合式等。每种方式都有其自身特点及适应的场合。如轮式具有结构简单、速度快、灵活性好等特点,应用非常广泛;履带式和跳跃式具有翻越障碍能力强,适应复杂路面等特点;蠕动式适合空间狭小的作业环境,比如管道监测机器人;复合式能够适应不同的环境条件,满足不同的工作要求。
2.定位与导航技术
在自主移动服务机器人导航中,无论是局部实时避障还是全局规划,都需要准确地获取机器人及障碍物的当前位置,即定位问题。通过定位感知周围物体的相对位置和绝对位置,从实时地确定机器人的运动状态和相对位置,并完成导航、避障和路径规划等任务。
3. 路径规划
所谓路径规划,即是根据服务机器人所感知的周围环境信息,按照某种优化指标,在起始点和目标点之间设计出一条能够绕过环境障碍物的路径。主要包括基于模型、基于传感器信息和基于行为的路径规划三种类型。
4.人机交互
在人与机器人之间实现有效的信息沟通与传递对于服务机器人而言非常重要,这主要包括视觉与语音交互、力觉与触觉交互、多模态交互等。具体而言,人机工程主要包括设计原则、人机界面以及语音识别等技术。
5. 控制策略
利用一定的控制方法和策略,使服务机器人系统能够处于最佳的工作状态,协调各子系统之间的关系使其能够稳定可靠地工作,是对服务机器人控制系统性能的基本要求。目前,常用的控制方法有PID控制、自适应控制、变结构控制、模糊控制以及神经元网络控制等,其中在服务机器人控制系统中应用最为广泛的仍是PID控制算法。