电子产品开发中机器人系统开发是其中最为复杂的一个系统工程。机器人系统集传感技术、监测、人工智能、通讯、图像识别和精密系统的集成等多种前沿科学技术于一身。机器人技术可以综合反映科学技术的发展状况,今天重点讲解我们开发的足球机器人系统的关键技术包括传感器技术、智能控制技术、路径规划和导航技术、人机接口技术。以下从足球机器人系统的角度对几个关键技术进行阐述。

1.3.1 传感器技术

传感器顾名思义是用来感觉系统内部和外部环境因素的变化。系统内部是否添加智能传感器是是智能机器人区别于一般的机械系统一个最重要的特征。从传感器的使用场景分为:内部传感器、外部传感器。足球机器人内部传感器主要用来检测机器人内部状况,如角度传感器、速度传感器、加速度传感器等。外部传感器主要是用来检测外部环境的变化,包含温湿度传感器、视觉传感器、触觉传感器、力传感器、平衡传感器等。

传感器发展的又一个目标是多传感器信息融合技术。单一的传感器测试难免会出现偶然性失误,必然会带来系统失效。多传感器信息融合技术恰好可以弥补这些不足之处。信息融合技术可以参考多个传感器的测试的数据进行评价各个数据的重要性,获得最终的更加精确的测试结果。到实际应用中可以理解成对自身和外部因素有了更加准确地感知。它同时也是多传感器信息融合技术的关键发展趋势之一。

1.3.2 智能控制技术

足球机器人内部的智能控制是指拥有智能的信息处理、智能信息的反馈和智能控制决策的控制能力。它表现在多个方面,如:图像的识别、路径规划、语音识别功能等。所以的外部的信息采集到以后会根据既定的算法进行路径的规划,确定下一步应该做什么事情,同事会根据现有采集的信息预测风险,同时为风险做相关的准备工作,自动控制里面最重要的控制方式是PID控制,如足球机器人内部进行万向轮的精确控制,为了达到系统要求的速度和角度,需要对万向轮进行精确的速度的控制,内部的PID控制就非常重要,足球机器人还有很多其他的智能控制。

最近几年,智能控制以跨越式的速度发展,模糊控制理论和人工神经网络理论的出现以及二者的有效融合都极大提高了智能机器人的速度和精确度。现在很多足球机器人引入了新的模糊控制理论和人工智能神经网络的技术,来进行防人的控制,同时系统内部可以添加一些学习的机制,让机器人有自我学习的能力。

1.3.3 路径规划与导航技术

足球机器人在比赛过程中路径规划技术是非常重要的一项技术。路径规划指在智能机器人充分了解场地和工作环境后,按照某种最优规划从起点可以无障碍地到达目标点。路径规划的核心是数学算法,首先需要通过数据模型和算法进行准确的仿真。目前用在路径规划里面比较重要的算法有蚁群算法、模糊理论。路径规划算法的应用的领域非常广泛 例如:果实摘取,区域清理等。

路径规划中很关键的一项技术是避障,如果是在动态的环境中避障即是导航技术。它可以实现智能机器人游走于静态和动态的障碍之间。它涉及多方面的技术,有图像识别、超声红外定位、路径规划等。智能移动机器人导航技术是医疗和农业生产研究的热点。

1.3.4 人机接口技术

人机接口技术是智能移动机器人领域开发的热点之一。人机接口技术是人和智能机器人实现信息传输的重要技术,主要实现机器人与外部的信息信息的交互。良好的人机接口能够非常简单、方便、人性化地操作或管理机器人。最初的人机接口很简单。例如:已经被广泛运用的第一代的键盘和字符显示界面、第二代的鼠标及其图形显示界面。很多机器人的人机接口需要根据机器人自身的特征和通信的数据量和速度等进行详细的规划和设计。

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