題注：聯(lián)匯智造專注于應(yīng)用人工智能技術(shù)的移動(dòng)機(jī)器人的研發(fā)，掌握了核心算法及機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)，聯(lián)匯開(kāi)發(fā)的移動(dòng)機(jī)器人-行動(dòng)者MOVER憑借領(lǐng)先的算法技術(shù)，走在了科技的前沿，解決了工業(yè)智能化、柔性化生產(chǎn)的需求。關(guān)于移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展歷程，聯(lián)匯智造根據(jù)多年的研究成果及經(jīng)驗(yàn)，做了以下幾個(gè)方面的總結(jié)，分享給正在做或?qū)⒁鲆苿?dòng)機(jī)器人開(kāi)發(fā)的小伙伴們。

一、移動(dòng)機(jī)器人介紹

區(qū)別于AGV（Automatic Guided Vehicle，自動(dòng)導(dǎo)引車，指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)引導(dǎo)設(shè)備，能按規(guī)定路徑行走的自動(dòng)運(yùn)輸車）等自動(dòng)化運(yùn)輸車，移動(dòng)機(jī)器人是集環(huán)境感知（slam），動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃（navigation）于一體的多功能綜合系統(tǒng)。是集中了傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)化技術(shù)于一體的人工智能學(xué)科（AI），是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。

二、歷史與發(fā)展

20世紀(jì)60年代，斯坦福大學(xué)研究所研究出了自主移動(dòng)機(jī)器人Shakey，它可以在復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行對(duì)象識(shí)別、自主推理、路徑規(guī)劃及控制等功能。70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，移動(dòng)人機(jī)器人的研究出現(xiàn)了新高潮。進(jìn)入90年代后，隨著技術(shù)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人向?qū)嵱没?、系列化、智能化進(jìn)軍。

同世界主要機(jī)器人大國(guó)相比，盡管我國(guó)在移動(dòng)機(jī)器人的研究起步比較晚，但是發(fā)展卻是很迅速。20世紀(jì)80年底，隨著人口紅利消退，勞動(dòng)力成本增高，移動(dòng)機(jī)器人開(kāi)始進(jìn)入結(jié)構(gòu)化工廠。近年來(lái)，隨著智能領(lǐng)域的快速發(fā)展，僅適用于單一環(huán)境的移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)不能滿足人類對(duì)生產(chǎn)生活的需求。智能移動(dòng)機(jī)器人以其靈活柔性的導(dǎo)航及路徑規(guī)劃方式進(jìn)入了日常生活。同時(shí)，國(guó)內(nèi)多個(gè)大學(xué)也開(kāi)設(shè)了人工智能學(xué)科，智能移動(dòng)機(jī)器人的研究得到了飛速發(fā)展。

三、組成及特點(diǎn)

移動(dòng)機(jī)器人具有像人一樣的感知能力，可以識(shí)別、推理和判斷?？梢愿鶕?jù)外界條件的變化，在一定范圍內(nèi)自行修改程序。由以下幾個(gè)主要部分組成：

1. 中央控制器：類似于人類的大腦，有計(jì)算決策能力，可以進(jìn)行路徑規(guī)劃，動(dòng)態(tài)避障，目前主流的路徑規(guī)劃算法有A*、Dijkstra，通過(guò)對(duì)地圖的網(wǎng)格像素點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，動(dòng)態(tài)尋找最短路徑。

2. 傳感器：類似于人的五官，包括激光雷達(dá)、聲吶、紅外、觸碰等。近年來(lái)， SLAM（Simultaneous Localization And Mapping，即時(shí)定位與地圖構(gòu)建）技術(shù)從理論研究到實(shí)際應(yīng)用，發(fā)展十分迅速，這種在確定自身位置的同時(shí)構(gòu)造環(huán)境模型的方法，可用來(lái)解決機(jī)器人定位導(dǎo)航問(wèn)題。其中，激光SLAM技術(shù)利用激光雷達(dá)作為傳感器，獲取地圖數(shù)據(jù)，使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)同步定位與地圖構(gòu)建，這是目前最穩(wěn)定、最可靠、高性能的SLAM導(dǎo)航方式。

3. 驅(qū)動(dòng)底盤：類似于人的四肢。通過(guò)雙輪差速或多輪全向，響應(yīng)中央主控器發(fā)送的速度消息，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)移動(dòng)速度與運(yùn)行方向，靈活轉(zhuǎn)向以精確到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。

四、機(jī)器人操作系統(tǒng)

隨著機(jī)器人領(lǐng)域的快速發(fā)展和復(fù)雜化，代碼的復(fù)用性和模塊化的需求原來(lái)越強(qiáng)烈，而已有的開(kāi)源機(jī)器人系統(tǒng)又不能很好的適應(yīng)需求。2010年Willow Garage公司發(fā)布了開(kāi)源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS（robot operating system），在機(jī)器人研究領(lǐng)域很快掀起了學(xué)習(xí)和使用的熱潮，也是未來(lái)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

ROS系統(tǒng)是起源于2007年斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目與機(jī)器人技術(shù)公司Willow Garage的個(gè)人機(jī)器人項(xiàng)目（Personal Robots Program）之間的合作，2008年之后就由Willow Garage來(lái)進(jìn)行推動(dòng)。

ROS是開(kāi)源的，是用于機(jī)器人的一種后操作系統(tǒng)，或者說(shuō)次級(jí)操作系統(tǒng)。它提供類似操作系統(tǒng)所提供的功能，包含硬件抽象描述、底層驅(qū)動(dòng)程序管理、共用功能的執(zhí)行、程序間的消息傳遞、程序發(fā)行包管理，它也提供一些工具程序和庫(kù)用于獲取、建立、編寫和運(yùn)行多機(jī)整合的程序。

主要特點(diǎn)：

1. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)設(shè)計(jì)，一個(gè)使用ROS的系統(tǒng)，程序可以存在于多個(gè)不同的主機(jī)并且在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)端對(duì)端的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)系。

2. 多語(yǔ)言支持，ROS現(xiàn)在支持許多種不同的語(yǔ)言，例如C++、Python、Octave和LISP，也包含其他語(yǔ)言的多種接口實(shí)現(xiàn)。

3. 精簡(jiǎn)于集成，ROS建立的系統(tǒng)具有模塊化的特點(diǎn)，各模塊中的代碼可以單獨(dú)編譯，而且編譯使用的CMake工具使它很容易的就實(shí)現(xiàn)精簡(jiǎn)的理念。

4. 工具包豐富，?為了管理復(fù)雜的ROS軟件框架，我們利用了大量的小工具去編譯和運(yùn)行多種多樣的ROS組建，從而設(shè)計(jì)成了內(nèi)核，而不是構(gòu)建一個(gè)龐大的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境。

5. 免費(fèi)開(kāi)源，?ROS以分布式的關(guān)系遵循這BSD許可，也就是說(shuō)允許各種商業(yè)和非商業(yè)的工程進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

聯(lián)匯智造的移動(dòng)機(jī)器人-行動(dòng)者MOVER即是基于ROS操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，利用其“高內(nèi)聚低耦合”的特點(diǎn)，結(jié)合自有的移動(dòng)機(jī)器人算法技術(shù)，形成了一套完整的具有人工智能核心算法的產(chǎn)品解決方案。

以上就是我們對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展歷程及應(yīng)用技術(shù)的趨勢(shì)介紹，希望對(duì)您有所幫助和啟發(fā)，有開(kāi)發(fā)的問(wèn)題或合作需求，歡迎給我們留言。