《移动机器人自动避障系统的设计》文献综述
1.引言
随着机器人技术的发展，形形色色的机器人被应用于社会生产和人类生活的各种场合。机器人主要应用于危险、极限、和重复作业领域，随着全球自然灾害的频发，特别是森林火灾的频发，给人类社会带来了不可估量的损失。移动机器人作为一种智能机器人，在各种巡检作业中具有重要的地位。在移动机器人的研究领域中，机器人如何感知并理解周边的环境是机器人实现自主运动的难点和热点。
2.研究目的及意义
移动机器人具有自主移动功能，自动避障是移动机器人需要实现的一项基本功能，机器人行走过程中需要不断地采集外界环境的信息，由于外界环境的不确定性，从起点到终点可能会遇到障碍物，不可能是简单的直线行驶，机器人需要有效地躲避障碍物。通过传感器实现对外界环境和自身状态的感知，实现复杂环境中的自主运动，以代替人类在恶劣、危险的环境下工作。课题研究的目的就是为移动机器人的自动避障提供技术支持，对移动机器人系统的研发具有一定的实际意义和研究价值。
3.相关技术的国内外研究现状
3.1移动机器人的研究现状
移动机器人是一种能够通过外部设备感知环境，在有障碍的环境中能够实现动态决策与规划，从而完成避障等多种功能的综合系统[1]。自移动机器人产生以来，虽然只有短短几十年的发展史，其智能化程度已得到极大的提高。现代社会，移动机器人已经渗透到人们生活中的各个领域，极大地改善了人们的生活水平和生活方式，造福于人类。
机器人的应用越来越广泛，移动机器人是机器人中的一个重要分支[2]，它最初是由工业机器人发展而来的。1954年，由美国的戴沃尔最早提出工业机器人概念，并于1959年与发明家约瑟夫·英格伯格共同研发出第一台工业机器人。1969-1972年间美国斯坦福国际研究所的Nilas Nilssen和Charles Rosen等人成功研制出移动式机器人Shakey[3]。该机器人安装了摄像机、测距传感器、力学传感器等众多器件，具有自主移动和路径规划功能。不过由于多传感器复杂程度较高，加之处理器性能较差，导致机器人的环境探测与路径规划的线性性能很差。上世纪90年代，随着电子信息技术的迅猛发展，移动机器人的感知能力以及决策能力有了明显的提高。1994年4月，美国宇航局资助研制了“丹蒂Ⅱ”移动机器人。宇航局科学家们为了实现机器人远程探险任务，研制了八足行走方式，通过卫星通信系统与网络连接，用来控制和实时监控机器人的行动。1997年“索杰纳”机器人成功登陆火星[4]。它是在火星上第一个真正从事科学考察任务的机器人车辆，既可以自主式移动，同时也可以通过地面对其进行遥控。火星表面地势险峻，但“索杰纳”机器人能够敏捷躲避障碍物并且能够自主规划路径。随后几年美国又研制且成功发射“勇气号”火星探测机器人。它是迄今人类前往其他行星的第一个大型、自动化机器人，相比“索杰纳”号机器人“勇气号”机器人用六轮驱动，有极高的越障能力，核心是一台每秒能执行200万条指令的计算机，具有更强、更可靠的移动能力，装载有全景摄像机、避危摄像机、微型热散射质谱仪、显微成像仪、磁铁阵列等传感器。它是人类迄今为止最成功的外星探测机器人[5]。
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