第1章 緒論

1.1 移動(dòng)機(jī)器人的概念

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，誕生了機(jī)器人。機(jī)器人的出現(xiàn)與發(fā)展，不僅使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了根本性變化，而且對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。機(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果，代表了一些技術(shù)的發(fā)展前沿。移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，也是機(jī)器人學(xué)的一個(gè)重要分支，其研究始于20世紀(jì)60年代。它是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)[1-3]，是電子技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制及人工智能等多學(xué)科交叉研究的成果，是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展極為活躍的一個(gè)領(lǐng)域。移動(dòng)機(jī)器人能夠通過(guò)傳感器感知自身狀態(tài)和外界環(huán)境信息，具有在環(huán)境中四處移動(dòng)的能力，并且不會(huì)固定在一個(gè)物理位置。移動(dòng)機(jī)器人可以是“自主的”—自主可移動(dòng)機(jī)器人（Autonomous Mobile Robots，AMR），這意味著它們可以在不受控的環(huán)境中導(dǎo)航，而無(wú)須物理或機(jī)電引導(dǎo)設(shè)備。移動(dòng)機(jī)器人也可以依靠引導(dǎo)設(shè)備，該引導(dǎo)設(shè)備允許它們?cè)谙鄬?duì)受控的空間中按預(yù)定的導(dǎo)航路線行駛。相對(duì)于傳統(tǒng)的固定式工業(yè)機(jī)器人，移動(dòng)機(jī)器人引入了更多的智能性，集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能的最新成果。

移動(dòng)機(jī)器人按工作環(huán)境可分為室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人和室外移動(dòng)機(jī)器人；按移動(dòng)方式可分為輪式移動(dòng)機(jī)器人、步行移動(dòng)機(jī)器人、蛇形機(jī)器人、履帶式機(jī)器人、爬行機(jī)器人等；按控制體系結(jié)構(gòu)可分為功能式（水平式）結(jié)構(gòu)機(jī)器人、行為式（垂直式）結(jié)構(gòu)機(jī)器人和混合式機(jī)器人；按功能和用途可分為醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、助殘機(jī)器人、清潔機(jī)器人等；按作業(yè)空間可分為陸地移動(dòng)機(jī)器人、水下機(jī)器人、無(wú)人飛機(jī)和空間機(jī)器人。

隨著傳感器技術(shù)、智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等的不斷提高，以及工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，智能化機(jī)器人取代人工進(jìn)行簡(jiǎn)單和重復(fù)性的勞動(dòng)也成為降低成本、提高效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量等的重要途徑，AMR作為眾多機(jī)器人類別中的一類，具有自主移動(dòng)的能力，極大地?cái)U(kuò)展了機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)合。例如：搬運(yùn)物流機(jī)器人，可用于智能倉(cāng)儲(chǔ)、智能工廠等，典型的有用于亞馬遜倉(cāng)庫(kù)的Kiva機(jī)器人、淘寶菜鳥(niǎo)倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人等；掃地機(jī)器人，典型的有科沃斯掃地機(jī)、小米掃地機(jī)等；引導(dǎo)機(jī)器人，可用于園區(qū)、餐廳、展廳、博物館等行人導(dǎo)引服務(wù)。

目前，移動(dòng)機(jī)器人不僅在農(nóng)業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在航天、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，甚至在人類日常生活中都展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景，得到了世界各國(guó)的普遍關(guān)注。