淺析機器人自主定位導(dǎo)航技術(shù)

SLAM技術(shù)作為機器人自主移動的關(guān)鍵技術(shù)，讓很多人都誤解為：SLAM=機器人自主定位導(dǎo)航。

其實，SLAM≠機器人自主定位導(dǎo)航，不解決行動問題。

SLAM如其名一樣，主要解決的是機器人的地圖構(gòu)建和即時定位問題，而自主導(dǎo)航需要解決的是智能移動機器人與環(huán)境進行自主交互，尤其是點到點自主移動的問題，這需要更多的技術(shù)支持。

要想解決機器人智能移動這個問題，除了要有SLAM技術(shù)之外，還需要加入路徑規(guī)劃和運動控制。在SLAM技術(shù)幫助機器人確定自身定位和構(gòu)建地圖之后，進行一個叫做目標(biāo)點導(dǎo)航的能力。通俗的說，就是規(guī)劃一條從A點到B點的路徑出來，然后讓機器人移動過去。

機器人自主定位導(dǎo)航= SLAM+路徑規(guī)劃和運動控制

運動規(guī)劃主要分為：全局規(guī)劃、局部規(guī)劃。

全局規(guī)劃

全局規(guī)劃，顧名思義，是最上層的運動規(guī)劃邏輯，它按照機器人預(yù)先記錄的環(huán)境地圖并結(jié)合機器人當(dāng)前位姿以及任務(wù)目標(biāo)點的位置，在地圖上找到前往目標(biāo)點最快捷的路徑。

局部規(guī)劃

當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)變化或者上層規(guī)劃的路徑不利于機器人實際行走的時候（比如機器人在行走的過程中遇到障礙物），局部路徑規(guī)劃將做出微調(diào)。

這兩個層次的規(guī)劃模塊協(xié)同工作，機器人就可以很好的實現(xiàn)從A點到B點的智能移動了。不過實際工作環(huán)境下，上述配置還不夠。因為運動規(guī)劃的過程中還包含靜態(tài)地圖和動態(tài)地圖兩種情況。

A*算法

A*（A-Star)算法是一種靜態(tài)路網(wǎng)中求解最短路徑最有效的直接搜索方法，也是解決許多搜索問題的有效算法。算法中的距離估算值與實際值越接近，最終搜索速度越快。但是，A*算法同樣也可用于動態(tài)路徑規(guī)劃當(dāng)中，只是當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時，需要重新規(guī)劃路線。

D*算法

D*算法則是一種動態(tài)啟發(fā)式路徑搜索算法，它事先對環(huán)境位置，讓機器人在陌生環(huán)境中行動自如，在瞬息萬變的環(huán)境中游刃有余。D*算法的最大優(yōu)點是不需要預(yù)先探明地圖，機器人可以和人一樣，即使在未知環(huán)境中，也可以展開行動，隨著機器人不斷探索，路徑也會時刻調(diào)整。

上述的幾種算法都是目前絕大部分機器人所需要的路徑規(guī)劃算法，能夠讓機器人跟人一樣智能，快速規(guī)劃A到B點的最短路徑，并在遇到障礙物的時候知道如何處理。但掃地機器人作為最早出現(xiàn)在消費市場的服務(wù)機器人之一，它需要的路徑規(guī)劃算法更為復(fù)雜。