基于激光傳感器的機器人運動控制技術

基于激光傳感器的機器人運動控制技術

董燕飛，邢廣成

       機器人是一種智能系統，涉及圖像處理、數據通 信和人工智能等技術，可以在相應技術控制下替代人 完成相應的任務，其在農業、軍事、工事等領域得到了 成功應用，發揮越來越重要的作用 。近年來，隨著傳感器技術的發展，傳感器可以實時收集機器人的狀態信息和環境信息，因此傳感器與機器人的結合引起 了人們的廣泛關注 。當前機器人運動控制技術根據傳感器可以劃分 為3類：激光距離傳感器的機器人運動控制方法、視覺傳感器的機器人運動控制方法和多傳感器融合的機器人運動控制方法[6]' 距離傳感器主要包括激光傳感器、激光雷達等，它們控制簡單，速度快，但缺點也十分明顯，對于工作環境比較復雜的機器人，控制精度 低氣視覺傳感器可以收集視頻信息和圖像信息，信 息量十分豐富，常應用于高端機器人的運動控制系統 中，但是也存在不足，如比較復雜、計算復雜度高，控制效率低。多傳感器融合是一種信息融合技術，即通過多個多傳感器對機器人相關信息進行采集，然后 對它們信息進行融合處理，控制精度要高于單一傳感器，但是信息具體如何進行融合，需要選擇合理的信 息融合算法[9]。機器人運動控制技術根據控制方法 可以分為：人工勢場法、神經網絡方法等 , 然而目 前的機器人運動控制方法缺少通用性，要么太復雜， 要么不易實現，成本太高，因此設計高性能機器人，運動控制技術仍然有待研究 。

       為了提高機器人運動控制精度，提出一種基于激光傳感器的機器人運動控制技術，結果表明，本文技術準確控制機器人運動過程，可以避免運動環境中的障礙物，速度和精度要高千傳統方法。

1 信息采集的激光傳感器

       激光傳感器具有測量距離大、采集信息快、精度高、 抗干擾能力強等優點，具備了良好的環境識別能力，在機 器人運動控制等領域受到了人們的青瞇，為此，本文選擇URG-04LX-UG01 2D激光傳感器。激光傳感器的詳細參數如表1所示，采用USB接門對數據進行采集和通信，保證數據采集準確性，并且采集速度快，實時性高，激光數據采集和 通信過程。

2 激光傳感器信息的融合

2. 1 證據理論

       證據理論是通過合成規則將多個 證據體的信任函數融合為1個新的信任函數，以融合后的函數作為決策依據。

2.3 機器人運動信息的融合

        在機器人運行控制過程中，各個激光傳感器分別收集相應的信息，然后采用支持向量機對機器人控制信息進行識別，最后采用證據理論控制結果進行融合，根據信息融合結果對機器人運動過程進行控制。

3.實驗結果與分析

        采用激光傳感器的機器人運動控制技術對一個機器人運動軌跡進行模擬測試，得到試驗結果可以發現，本文方法通過激光傳感器對信息進行采集，較好避開了機器人在移動過程中的障礙物，可以安全、快速的達到目的地，實驗結果表明，本文將激光傳感器引入到機器人運動控制過程的思想是正確的，有效的，可以提高機器人運動控制精度。

        為了對本機器人運動結果進行準確分析，畫出了基于激光傳感器機器人運動控制方法達到終點的過程，有許多種類型的障礙物，本文方法同樣刻意躲避開障礙物，順利達到終點，完全可以滿足實際機器人運動的實際應用需求。

        為了分析本方法的優越性，對比測試可以知道，在本文方法控制下，機器人無論在何處，都可以安全、準確達到終點，這主要得益于激光傳感器技術、證據理論以及機器學習算法的有效結合，獲得更加理想的機器人運動控制結果。

4.結論

        針對當前機器人運動控制過程存在一些難題，結合激光傳感器的數據集和對外界環境的魯棒性優點，提出了一種基于激光傳感器的機器人支持控制方法，并通過大量的數據進行性能測試，可以得到如下結果：

（1）激光傳感器具有掃描速度快、數據快速準確等優點，可以對機器人運動過程中障礙物形狀和障礙物距離進行準確的提前決斷，從而為機器人運動控制提供準確信息；

（2）通過證據理論多個傳感器的信息進行有效融合，并采用支持向量機對信息進行處理，實現了機器人環境信息和狀態信息的壓縮，提高了距離測量的精度，可以實現機器人準確避障，而且控制實時性好；

（3）通過與傳統方法進行了對比實驗，本文方法機器人運動控制結果更加理想，驗證了本文方法的有效性和優越性，較好的解決了機器人運動控制過程的難題；

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