小型可移动机器人未来的研究热点介绍

小型多用途移动作业机器人是一个智能移动平台，其上可搭载爆炸物处理、侦察、通讯、探测系统或其他特殊作业系统。移动机械臂用来实现一些动作如抓取，可以在机械臂的末端执行器上安装一定的工具进行作业，通过移动平台的移动来扩大机械臂的工作空间，这种结构使移动机械臂拥有更大的操作空间和高度的运动冗余性，并同时具有移动和操作功能，这使它优于传统的机械臂，则具有了更广阔的应用前景。

机械臂结构

机械臂机械结构形式的选型和设计，是根据实际需要进行的。在机械臂机构方面，结合机器人在各个领域及各种场合的应用，研究人员开展了丰富而富有创造性的工作。其中针对机械臂材质的优化，借鉴了工业机械臂的相关设计，相较传统金属材质，碳纤维复合材料质量要比铝合金、钛合金等超轻金属轻，但强度却远高于钢、铁等金属。

苏州挪恩复合材料是国内少数早期就针对碳纤维机械臂产品及相关技术进行研究的企业，经过多年的技术沉淀，挪恩复材在碳纤维机械臂方面取得了不少突破，也与国内多家大型厂商以及研究所达成合作。据挪恩复材介绍，以他们为中国电子科技集团公司某研究所研制了碳纤维6轴关节机器人手臂为例，研究所反馈，挪恩复材研制的碳纤维6轴关节机器人手臂相较传统金属材质6轴关节机器人手臂，整体重量减轻了45%，在实际使用中整体效率也有了明显提升，根据测算，可为企业节省大量的成本。

当前，受制于成本与技术等因素影响，在小型可移动机器人机械臂中使用碳纤维材料还较为少见，但随着可移动机器人使用范围的扩大，传统金属机械臂终将有一天不能满足其工作需求，使用替代材料是唯一的解决方案。

路径规划技术

该技术主要包括基于地理信息的全局路径规划技术和基于传感信息的局部路径规划技术。由于自主式移动机器人机械臂在行驶中，必须避开它无法通过的或对其安全行驶构成威胁的障碍物或区域，因此局部路径规划，尤其是复杂环境下的路径规划问题，显得更为重要。

定位和导航技术

该技术是现代移动机器人机械臂研制所急需的关键技术，也是下一代无人战车的技术基础。位置的测量可以分为相对位置测量和绝对位置测量，测量方法有里程计、惯性导航、主动灯塔、磁罗盘、全球定位系统、地图模型匹配和自然路标导航等。

实时视觉技术

该技术主要涉及到视觉信息的实时采集、预处理、特征提取和模式识别。而且，视觉信息处理的能力、处理速度、处理的可靠性和准确性是决定智能机器人整体性能的决定性因素。

运动控制技术。

稳健的运动控制技术是移动机器人整体性能的基础，由于移动机器人机械臂本身是一个非完整约束系统，是一个欠驱动的零漂移的动力学系统，因此，该系统不能通过连续可微的时不变的状态反馈加以镇定。为此，通过时变、不连续控制以及混合策略，根据动力学模型和运动学模型，建立合理的反馈控制律，实现速度和转向的自动控制，以及不同工作状态之间的平稳过渡，是该项技术的核心内容。

无线通信与因特网技术

这两项技术可以实现多机器人臂之间的通信和信息共享，以及移动机械臂与外部的联系。

高性能计算技术

在移动机器人机械臂的早期研究工作中，专用硬件结构为多数研究者所采用，这是因为当时市场上的通用硬件不能满足诸如实时图像处理所需的计算能力。近年来，随着计算机计算能力的迅猛提高，研究者们开始采用通用处理器来构建机器人系统。目一前用于移动机器人机械臂的硬件结构多数采用一个高速通用处理器加上几个专用板卡或芯片(用于颜色查表、模板匹配或数学形态学计算)，或者通过实验确定算法和硬件原型后，利用嵌入式的系统来缩小体积，达到优化的性能。

多传感集成和数据融合技术

自主式移动机器人机械臂采用测距技术，GPS定位技术和小型陀螺仪技术等多种传感技术来采集不同类型的环境信息。因此，准确地处理和分析不同传感器采集到的信息，用于对所处环境作出准确可靠的描述，并据此作出正确的决策和控制，是多传感集成和数据融合研究的任务。

可以预见未来随着科学技术的迅速发展和人们生活水平的提高，机器人不再是只能从事某项简单的操作，而是可以承担多种任务的机器，包括军事领域中的应用。所以越来越多的专家和学者投入到可移动机器人的研究中，通过机器人来为大家营造更好的生活方式，通过科技改变生活。