傳感器在機(jī)器人中的信息融合
傳感器信息融合技術(shù)在機(jī)器人特別是移動機(jī)器人領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,移動機(jī)器人對傳感器信息融合的發(fā)展起了重大的促進(jìn)作用。自主移動機(jī)器人是一種典型的裝備有多種傳感器的智能機(jī)器人系統(tǒng)。當(dāng)它在未知和動態(tài)的環(huán)境中工作時,將多傳感器提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,從而準(zhǔn)確快速地感知環(huán)境信息。
能實現(xiàn)多傳感器信息的集成與融合。其中,機(jī)器人在未知或動態(tài)環(huán)境中的自主移動建立在視覺(雙攝像頭)、激光測距和超聲波傳感器信息融合的基礎(chǔ)上;機(jī)械手裝配作業(yè)的過程則建立在視覺、觸覺和力覺傳感器信息融合的基礎(chǔ)上。該機(jī)器人采用的信息融合結(jié)構(gòu)為并行結(jié)構(gòu)。
其中,視覺傳感器提取的環(huán)境特征是最主要的信息,視覺信息還用于引導(dǎo)激光測距傳感器和超聲波傳感器對準(zhǔn)被測物體。激光測距傳感器在較遠(yuǎn)距離上獲得物體較精確的位置,而超聲波傳感器用于檢測近距離物體距離數(shù)據(jù)融合時,每個傳感器的坐標(biāo)框架首先變換到共同的坐標(biāo)框架中,然后采用以下三種不同的方法得到機(jī)器人位置的精確估計:參照機(jī)器人本身位置的相對位置定位法,目標(biāo)運動軌跡記錄法,參照環(huán)境靜坐標(biāo)的絕對位置定位法。每一種擴(kuò)展的卡爾曼濾波確定三維物體相對于機(jī)器人的準(zhǔn)確位置和物體的表面結(jié)構(gòu)形狀,并完成對物體的識別。不同傳感器產(chǎn)生的信息在經(jīng)過融合后得到的結(jié)果,還用于選擇恰當(dāng)?shù)娜哂?a href="http://www.leyi-wy.com/product/list-6.html" target="_blank" title="韋克威高可靠電子元器件">傳感器測量物體,以減少信息計算量以及進(jìn)一步提高實時性和準(zhǔn)確性。
在機(jī)器人裝配作業(yè)過程中,信息融合則是建立在視覺、觸覺、力覺傳感器基礎(chǔ)上的。裝配過程表示為由每一 步?jīng)Q策確定的一系列階段。整個過程的每-步?jīng)Q策由傳感器信息融合來實現(xiàn)。其中視覺傳感器用于識別具有規(guī)則幾何形狀的零件以及零件的定位,即用攝像頭識別二維零件并判定位置;力覺傳感器檢測機(jī)械手末端與環(huán)境的接觸情況以及接觸力的大小,從而提供在接觸時物體的準(zhǔn)確位置;視覺與主動觸覺相結(jié)合用于識別缺少可識別特征的物體,如無規(guī)則幾何形狀的零件;此外,力覺傳感器還用于提供高精度軸孔匹配、零件傳送和放取中的信息。