移动机器人技术及其分类和空间定位技术详解

　　一、移动机器人的分类

　　移动机器人从工作环境来分， 可分为室内移动机器人和室外移动机器人； 按移动方式来分： 轮式移动机器人、步行移动机器人、蛇形机器人、履带式移动机器人、爬行机器人等； 按控制体系结构来分： 功能式（水平式）结构机器人、行为式（垂直式）结构机器人和混合式机器人； 按功能和用途来分： 医疗机器人、军用机器人、助残机器人、清洁机器人等。 按作业空间来分： 陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机和空间机器人。

　　图1.清洁机器人

　　二、移动机器人技术的主要研究方向

　　2.1 动机器人的坐标定位

　　动机器人的坐标定位是实现机器人自主行走，姿态控制，轨迹跟踪等各种任务的前提。机器人必须准确地知道自己的坐标位置及姿态参数才能正确准确的执行命令。因此，定位问题是移动机器人研究中的关键问题之一。

　　无论是单个移动机器人还是多个移动机器人系统， 定位始终是一项难题。 在完全未知或部分未知环境下， 基于自然路标导航与定位技术以及视觉导航中路标的识别和图像处理的快速算法的研究， 并通过专用数字信号处理器（DSP）的开发与研制， 可以为导航与定位提供突破性进展。

　　2.2 仿生学和类人机器人机构与能源方面的研究

　　日本本田公司的HondaP3 步行机器人虽然代表着当今世界类机器人的最高水平， 但仍存在供能时间短、行走缓慢和语音功能不完善等方面的问题。 P3机器人目前采用的镍锌电池只能供给 25 分钟的电量， 电池的体积、重量与其蓄电容量相比， 庞大而笨重， 远不能满足未来服务步行机器人的工作时间要求。 需研制适用于移动机器人携带的蓄电容量大且体积小、重量轻的蓄电池， 以解决可携带能源问题；类人机器人的语音功能远未达到未来同人类共存与合作所应具备的语音功能， 需要在语音信号特征提取和模式匹配、抗噪声以及语音识别器的词汇量扩充等方面， 进行探讨； 类人机器人的行走速度同人类的行走乃至奔跑速度还有较大差距。 需要研制体积小、重量轻驱动力大的驱动系统和完善行走机构来近似人类的肌肉和骨骼； 同时， 研究自然界各种生物的觅食、定位及路径跟踪等生态策略， 将人类所不及的生物特长赋予机器人， 研制如机器蛇、机器狗和机器鱼等各种仿生机器人。

　　图2.日本本田公司的P3机器人