人(ren)工智能(neng)和機(ji)器人(ren)領(ling)域著名的莫拉維克悖論表示(shi)：和傳(chuan)統假設不(bu)同(tong)，對計算(suan)機(ji)而言(yan)，實現邏(luo)輯(ji)推理等(deng)人(ren)類高級智慧(hui)只需要(yao)相對很少的計算(suan)能(neng)力(li)，而實現感知、運(yun)動等(deng)低等(deng)級智慧(hui)卻需要(yao)巨大(da)的計算(suan)資(zi)源。

已經在“人類(lei)最后智力驕傲(ao)”上碾壓(ya)人類(lei)的(de)Google DeepMind的(de)人工智能程序(xu)AlphaGo，卻連挪動(dong)一(yi)枚(mei)小(xiao)小(xiao)的(de)棋子都需(xu)要人類(lei)幫助才能完成(cheng)，是(shi)莫拉維克(ke)悖論(lun)有(you)力的(de)證明，讓計算機在智力測(ce)試或者(zhe)下棋中展現(xian)出(chu)一(yi)個成(cheng)年人的(de)水平是(shi)相對(dui)容易的(de)，但(dan)是(shi)要讓計算機有(you)如一(yi)歲(sui)小(xiao)孩般的(de)感知和行(xing)動(dong)能力卻是(shi)相當困難。

而在機(ji)器(qi)人系統(tong)中(zhong)，自主(zhu)導航是一項核心技術，是賦予機(ji)器(qi)人感知(zhi)和行動能(neng)力(li)的關鍵。下(xia)面為大家盤(pan)點一下(xia)自主(zhu)移動機(ji)器(qi)人常用(yong)的四(si)種(zhong)導航定位方法。

激(ji)光(guang)全(quan)局定位系統一(yi)般由激(ji)光(guang)器(qi)(qi)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)機構、反射鏡(jing)、光(guang)電(dian)接收裝置(zhi)和(he)數據采集與傳輸裝置(zhi)等部分組成。工(gong)作時，激(ji)光(guang)經(jing)過(guo)(guo)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)鏡(jing)面機構向外發射，當掃描到(dao)由后向反射器(qi)(qi)構成的(de)(de)(de)合作路標時，反射光(guang)經(jing)光(guang)電(dian)接收器(qi)(qi)件處理(li)作為檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)，啟動數據采集程序讀取旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)機構的(de)(de)(de)碼盤數據（目(mu)標的(de)(de)(de)測(ce)量角(jiao)度值），然(ran)后通(tong)過(guo)(guo)通(tong)訊傳遞到(dao)上位機進(jin)行數據處理(li)，根據已知路標的(de)(de)(de)位置(zhi)和(he)檢(jian)測(ce)到(dao)的(de)(de)(de)信(xin)息(xi)，就可以計(ji)算(suan)出傳感器(qi)(qi)當前在(zai)路標坐標系下(xia)的(de)(de)(de)位置(zhi)和(he)方向，從而達(da)到(dao)進(jin)一(yi)步(bu)導(dao)航定位的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。

如圖是一(yi)(yi)個LDSR激(ji)光(guang)(guang)(guang)傳感(gan)器系(xi)統原(yuan)理(li)框圖。激(ji)光(guang)(guang)(guang)測(ce)距具有光(guang)(guang)(guang)束窄、平行性好、散射小、測(ce)距方(fang)向分(fen)辨(bian)率(lv)高等優點，但同(tong)時(shi)它也(ye)受環境因(yin)素干擾比(bi)較(jiao)(jiao)大，因(yin)此(ci)采用激(ji)光(guang)(guang)(guang)測(ce)距時(shi)怎樣對采 集的信號進行去噪等也(ye)是一(yi)(yi)個比(bi)較(jiao)(jiao)大的難題，另外(wai)激(ji)光(guang)(guang)(guang)測(ce)距也(ye)存(cun)在(zai)盲區，所以光(guang)(guang)(guang)靠激(ji)光(guang)(guang)(guang)進行導航定位實現起來比(bi)較(jiao)(jiao)困難，在(zai)工業應(ying)用中，一(yi)(yi)般還是在(zai)特定范(fan)圍內的工業現場(chang)檢(jian)測(ce)，如檢(jian)測(ce)管道裂縫等場(chang)合應(ying)用較(jiao)(jiao)多。

紅(hong)(hong)(hong)外傳(chuan)感技術經常(chang)被用(yong)在多關(guan)節機器人避障系統中，用(yong)來構成(cheng)大面積機器人“敏感皮膚”，覆蓋在機器人手(shou)臂(bei)表(biao)(biao)面，可以檢(jian)測機器人手(shou)臂(bei)運(yun)行(xing)過程中遇(yu)到的(de)(de)各種物體。典型(xing)的(de)(de)紅(hong)(hong)(hong)外傳(chuan)感器工作原理如圖所示(shi)。該傳(chuan)感器包(bao)括一個可以發(fa)射紅(hong)(hong)(hong)外光(guang)(guang)的(de)(de)固態發(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管和一個用(yong)作接(jie)收器的(de)(de)固態光(guang)(guang)敏二極(ji)管。由紅(hong)(hong)(hong)外發(fa)光(guang)(guang)管發(fa)射經過調(diao)制的(de)(de)信號，紅(hong)(hong)(hong)外光(guang)(guang)敏管接(jie)收目(mu)標物反射的(de)(de)紅(hong)(hong)(hong)外調(diao)制信號，環境紅(hong)(hong)(hong)外光(guang)(guang)干擾的(de)(de)消(xiao)除由信號調(diao)制和專用(yong)紅(hong)(hong)(hong)外濾光(guang)(guang)片保證。設輸(shu)出信號Vo 代表(biao)(biao)反射光(guang)(guang)強度的(de)(de)電壓輸(shu)出，則(ze)Vo是探頭至工件(jian)間距離的(de)(de)函(han)數：

Vo=f(x，p)

式中(zhong)，p—工件反射(she)系數。p與目標物(wu)表面顏(yan)色、粗糙度有關。x—探頭至工件間距離。

當工件為(wei)p 值(zhi)一致的(de)同類(lei)目標物(wu)時，x 和Vo 一一對(dui)應。x可(ke)通過(guo)(guo)對(dui)各(ge)種目標物(wu)的(de)接近(jin)測量(liang)實驗數據進(jin)(jin)行插值(zhi)得到。這樣(yang)通過(guo)(guo)紅外傳感器就(jiu)可(ke)以測出機器人距離(li)目標物(wu)體的(de)位置，進(jin)(jin)而通過(guo)(guo)其他(ta)的(de)信息(xi)處理方法也(ye)就(jiu)可(ke)以對(dui)移動機器人進(jin)(jin)行導航定位。

超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)導航定(ding)位的(de)工作原理也與激光(guang)和(he)(he)紅(hong)外(wai)類似，通常是(shi)由超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器的(de)發(fa)(fa)射探頭發(fa)(fa)射出(chu)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在(zai)介質(zhi)中(zhong)遇到障礙(ai)物而返回到接收裝置(zhi)。通過接收自身發(fa)(fa) 射的(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)反(fan)射信(xin)號，根(gen)據(ju)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)發(fa)(fa)出(chu)及回波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)接收時間差及傳(chuan)(chuan)(chuan)播速度，計算出(chu)傳(chuan)(chuan)(chuan)播距(ju)(ju)離S，就(jiu)能(neng)得到障礙(ai)物到機器人的(de)距(ju)(ju)離，即有公式： S=Tv/2 式中(zhong)，T—超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)發(fa)(fa)射和(he)(he)接收的(de)時間差；v—超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在(zai)介質(zhi)中(zhong)傳(chuan)(chuan)(chuan)播的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)速。

由于超(chao)聲(sheng)波傳感(gan)器具有(you)成本低廉、采集信息(xi)速(su)率快(kuai)、距離分辨率高等(deng)優(you)點，長期以來(lai)被(bei)廣泛地應用(yong)(yong)到移(yi)動機(ji)器人的(de)(de)導(dao)航定(ding)位中(zhong)。而且它(ta)采集環(huan)(huan)境信息(xi)時(shi)不(bu)需要復雜的(de)(de)圖像配備技術，因此測距速(su)度(du)快(kuai)、實時(shi)性(xing)好。同時(shi)，超(chao)聲(sheng)波傳感(gan)器也不(bu)易受到如天 氣(qi)條件(jian)、環(huan)(huan)境光照及障(zhang)礙物陰影、表面粗糙度(du)等(deng)外界環(huan)(huan)境條件(jian)的(de)(de)影響。超(chao)聲(sheng)波進行(xing)導(dao)航定(ding)位已(yi)經被(bei)廣泛應用(yong)(yong)到各種移(yi)動機(ji)器人的(de)(de)感(gan)知系統中(zhong)。

（摘(zhai)選自中國(guo)電子網(wang)）