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基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-09-22 20:57:13

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 付蔚 | 2023-09-22 20:57:13

基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案为企业带来了革命性的成果和巨大的商业价值。基于多传感器信息融合的方法解决了单一激光SLAM算法构建的地图信息不完整的问题,并提高了移动机器人自主定位和路径规划的效果。基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案针对单一激光SLAM算法构建的地图障碍物信息不完整的问题,采用了一种基于多传感器信息融合SLAM算法。将激光扫描数据与三维点云数据进行信息融合,使地图中的障碍物信息更加精确和完整。利用卡尔曼滤波器将里程计数据和观测数据进行融合,实现了更加精确的定位。利用闭环检测和图优化的方法消除定位的累积误差,使构建的地图更加精确。基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案采用了先进的技术,包括基于多传感器信息融合SLAM算法及对移动机器人视觉融合DWA局部路径避障算法等技术,针对DWA算法需要实时大量的采样不同速度组并利用其运动学模型生成多条不同模拟轨迹导致实时性不够的缺点进行改进,并利用ROS分布式多机通信的特点,在保证避障效果的同时减小计算量,增加了对移动型障碍物的实时检测,提高了算法的实时性以及动静态障碍物避障的有效性。

1. 综合感知能力:该解决方案能够集成多种传感器来感知环境。通过多传感器信息的融合,机器人可以获取更全面、准确的环境信息,包括障碍物的位置、形状、尺寸以及动态变化信息。这使得机器人能够更好地理解和感知周围环境,提高避障效果。2. 实时决策能力:基于多传感器信息融合的解决方案可以实时地对感知到的环境信息进行处理和分析,从而做出快速而准确的决策。机器人可以根据各个传感器提供的数据,利用算法和模型进行智能决策,选择合适的路径规划和避障策略。这种实时决策能力使得机器人能够更加快速、高效地应对复杂的环境变化和障碍物情况。3. 自主导航能力:基于多传感器信息融合的解决方案使得机器人具备自主导航的能力。机器人能够根据传感器提供的环境信息进行地图构建和定位,并结合路径规划算法计算出最佳的行进路径。通过综合感知和实时决策,机器人能够自主地避开障碍物、规避危险区域,并稳定地导航到目标位置。4. 高度的可靠性和鲁棒性:基于多传感器信息融合的解决方案能够提供更可靠、鲁棒的避障性能。由于采用了多种传感器进行信息融合,单一传感器故障或误差的影响可以得到补偿和纠正。这增强了系统的稳定性和可靠性,使机器人能够在

基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案具有巨大的应用前景,将为机器人行业带来革命性的变革。以下是其应用前景的几个关键方面:

1. 工业自动化:在工业生产环境中,地面移动机器人常用于自动化物流、运输和装配等任务。避障是地面移动机器人安全高效执行任务的重要能力。通过多传感器信息融合的避障解决方案,地面移动机器人可以实时感知和避开工作区域中的障碍物,提高生产效率和安全性。

2. 服务机器人:在日常生活和公共服务领域,例如餐厅、医院、办公楼等环境中,地面移动机器人可以用作服务机器人,执行各种任务,如导航、送餐、搬运等。在这些复杂、人员密集的环境中,避免与人和物体的碰撞至关重要。多传感器信息融合的避障解决方案能够提供更准确、可靠的环境感知,从而确保机器人的安全运行并提供高质量的服务。

3. 农业与农业机械化:在农业领域,地面移动机器人可以用于农田巡视、农作物喷洒、收割等任务。多传感器信息融合的避障解决方案可以帮助机器人在农田中快速、安全地行驶,并避开植物、障碍物和地形变化等。

4. 环境监测与勘探:在环境监测和勘探领域,地面移动机器人可用于收集数据、探测环境等任务,例如地质勘探、野生动物研究等。利用多传感器信息融合的避障解决方案,机器人可以自主避开未知障碍物,减少风险和损坏,并有效获取所需数据。

5. 智能仓储和物流:在仓储和物流管理中,地面移动机器人可以用于货物搬运、库存管理等任务。通过多传感器信息融合的避障解决方案,机器人可以避免与货物、货架和其他移动设备等发生碰撞,确保在仓储和物流过程中的高效性和安全性。

工业物联网与网络化控制教育部重点实验室依托 “工业物联网协同创新中心”、“国家工业物联网国际科技合作示范基地”、“智能仪器仪表网络化技术国家地方联合工程实验室”,获得首批重庆市高校创新团队称号和“重庆市杰出青年群体”重点实验室。现有科研人员64人,其中90%的研究人员具有博士学位,拥有国家级人才4名、省部级人才19名。近5年,实验室共承担各类科研项目100余项,获得各类省部级奖励18项,其中:国家技术发明二等奖1项、省部级一等奖7项、二等奖10项。重庆市科技进步奖一等奖2项、重庆市自然科学一等奖1项、中国自动化学会科技进步奖1项、中国仪器仪表学会科学技术进步奖1项、中国产学研合作创新成果奖1项、川渝产学研创新成果奖一等奖1项。承担40余项国家科技重大专项、国家863计划等国家级/省部级项目,牵头制定传感网测试国际标准和物联网网络层标准技术报告,牵头制定国际国家标准49项(牵头制定国际3项,国家标准10项)。发明专利授权250项(PCT专利12项、美国专利授权4项),发表高水平论文404篇。

为了研发基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案,投入了大量的研发经费和资源。然而,这项成果所带来的收益是巨大的,不仅在经济层面上具有显著影响,而且在效率效益、安全效益、时间效益和使用效益等方面也发挥着重要作用。

1. 经济效益:传统的避障方法可能需要较高的成本,例如安装大量单一传感器或使用昂贵的激光测距系统。而基于多传感器信息融合的解决方案可以结合多种传感器(例如相机、激光雷达、超声波传感器等),充分利用其优势,提供更精准和全面的环境感知,降低了成本并提高了系统的可靠性。

2.效率效益:机器人在执行任务时,不需要频繁停下或调整行进路线以避开障碍物,而是能够通过多传感器信息融合的避障解决方案实时感知并规避障碍物。这样可以减少停机时间,提高机器人的运行效率和生产能力,从而增加生产线的产量和效益。

3. 安全效益:地面移动机器人能够通过多传感器信息融合来实时感知环境,包括检测和识别障碍物、人员和其他移动设备等。这可以帮助机器人避免与障碍物和人员发生碰撞,降低事故风险,保障工作场所和公共环境的安全性。

4. 时间效益:多传感器信息融合的避障解决方案可以提供更准确的环境感知,包括地形、障碍物和动态变化。这使得机器人能够更精确地导航和规划最佳路径,避开障碍物,并以最高效的方式完成任务。这有助于减少误差和路径冲突,提高机器人的导航准确性和效率。

5.使用效益:多传感器信息融合的避障解决方案能够将不同传感器的数据进行综合和分析,从而实现智能决策和自主行动。机器人可以通过对环境信息的理解和推理,自主地作出避障决策,并进行相应的行为调整。这种智能性和自主性提高了机器人的适应性和灵活性,使其能够应对复杂和动态的环境。

基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案具有广泛的转化潜力和商业价值。为了实现该方案的转化和推广,以下是几种转化方式:

1. 技术转让:将研发的基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案进行技术转让,授权给其他制造企业或相关行业的合作伙伴。通过技术转让,可以迅速推广和应用基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案,实现技术的快速传播和商业化运作。

2. 技术入股:与具有相关产业经验和资源的投资方进行合作,将基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案进行技术入股。通过投资方的支持和合作,可以获得资金、市场渠道和运营经验等资源,加速技术的推广和商业化进程。

3. 技术合作:与制造企业、供应商或其他科技公司进行技术合作,共同开展基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案的研发、应用和推广。通过技术合作,可以整合各方的专业知识和资源,共同推动技术的发展和商业化应用。

4. 资金需求:为了实现基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案的转化和推广,需要一定的资金投入。可以通过寻找投资者、申请科研项目资助、与银行或风险投资机构合作等方式获得所需的资金支持。这些资金将用于技术开发、市场推广、人才培养和设备购置等方面。

对于成果的转化方向和目标,希望能够实现以下要求:

1. 商业化应用:将基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案转化为商业化产品或服务,满足市场需求,创造经济效益。通过与制造企业合作,将解决方案应用于实际生产中,提升企业的竞争力和效益。

2. 行业推广:将基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案推广至更广泛的制造行业,包括传统制造业和新兴产业。通过合作伙伴的拓展和市场渠道的开拓,将解决方案应用于各个领域,促进产业的数字化转型和智能化升级。

3. 国际合作:积极开展国际合作,与国外的科研机构、制造企业和技术专家进行合作研发、技术交流和市场拓展。通过国际合作,吸引外部资源和市场需求,加速基于多传感器信息融合的地面移动机器人避障解决方案的国际化进程。

4. 持续创新:在转化和商业化过程中,注重持续创新和技术进步。不断改进和优化技术,开发新的应用场景和解决方案,以适应不断变化的市场需求和技术趋势。