
核心总结
《移动机器人自主定位技术》由王殿君、魏洪兴、任福君著,依托国家 863 专项课题成果,系统阐述基于多信息融合的移动机器人自主定位理论、技术与实验,为机器人领域科研与工程实践提供关键参考。
全书先介绍服务机器人发展背景,指出其是机器人技术向非制造领域进军的标志,已从示教再现型、带感觉型发展到智能型,且国外在移动机构设计、传感器融合等多方面取得进步,同时点明制约服务机器人产业发展的共性技术,强调多信息融合对提升服务机器人环境感知与决策水平的关键作用。
在核心技术方面,重点围绕无线网络定位、射频识别(RFID)室内定位、视觉定位三大技术展开。无线网络定位部分,对比基于测距与无需测距的算法,深入分析基于接收信号强度(RSSI)的定位,探讨室内环境中障碍物、空间大小等因素影响,通过实验比较三边定位法与概率法,发现概率法定位精度更高(最大偏差 1.210m,三边定位法最大偏差 1.561023m),还构建实验平台,设计自动标定软件获取关键参数。RFID 室内定位技术部分,阐述 RFID 系统组成与工作原理,对比有源与无源标签特性,选择有源标签(HR6020C 读写器、WS-HT06 电子标签),建立信号强度与距离映射模型,基于极大似然估计法等提出不同标签数量下的定位方法,通过实验验证,改进算法后平均定位偏差降低 32%。视觉定位技术部分,聚焦尺度不变特征变换(SIFT)算法,分析经典算法步骤,提出改进算法优化特征点维数与图像尺寸,通过实验确定适合移动机器人定位的参数,提升匹配效率与实时性。
机器人控制系统设计是实现定位的基础,采用上位 PC 机 + 底层主处理器 + 底层协处理器架构。硬件上,主处理器选用英特尔 PXA270 ARM 微处理器,设计 CPU 板、接插件板、协处理器板等,明确各板功能与接口,完成电源、以太网、SD 卡等电路设计与调试;软件上,基于嵌入式 Linux 系统,编写设备驱动程序与应用程序,实现对 LED、CPLD、串口等设备的控制,还开发语音识别与视频采集程序,增强机器人交互与环境感知能力。
机器人网络遥操作与路径规划技术进一步完善定位应用。遥操作部分,介绍发展历程与国内外案例,构建基于浏览器 / 服务器结构的体系,利用 Helix 软件实现流媒体视频服务直播,设计网络通信程序与本地、远端控制程序,完成网页界面开发,实现远程控制与视频监控。路径规划部分,对比传统与现代规划方法,重点阐述 A * 算法原理与实现步骤,提出改进算法简化路径坐标点、计算拐点旋转方向与角度,通过多组实验验证改进算法可行性,为机器人精准行走提供保障。
系统定位实验是技术落地的关键验证环节。构建多信息融合定位系统,整合 WLAN、RFID 与视觉定位信息,采用卡尔曼滤波处理 RSSI 值(相比中值滤波,平均测距偏差从 0.08237m 降至 0.01665m),设计加权算法融合定位坐标,引入直线补偿进一步提升精度。在 300m² 结构化实验室环境中,选取两条轨迹进行实验,结果显示增加直线补偿后,轨迹 1 平均定位偏差从 0.6048m 降至 0.4069m,轨迹 2 从 0.4654m 降至 0.3811m,同时分析定位误差来源,提出通过卡尔曼滤波与参数优化进行补偿,验证多信息融合定位系统满足机器人定位要求。
此外,书中还包含丰富的参考文献,涵盖定位算法、传感器技术、嵌入式系统等多领域,为读者深入研究提供支撑,适合机械设计、控制工程等相关专业研究生及科研、工程技术人员阅读,对推动我国移动机器人自主定位技术发展具有重要意义。





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