地球与环境 2022-01-23 08:39

未来:服务机器人能够在不与人碰撞的情况下导航

如果你曾经在亚马逊(Amazon)上订购过一件商品,很有可能是一个机器人从货架上选择了你要购买的商品,读取条形码,然后把它送到柜台进行包装。希望它在旅途中没有与人类工人相撞而迷失方向。

随着南澳大利亚大学(University of South Australia)的研究人员开发出一种算法,帮助机器人避免撞上人类和其他移动的障碍物,这种情况发生的几率现在已经缩短了。

UniSA机电一体化工程讲师Habib Habibullah博士和他的同事建立了一个计算机模型,以确保移动机器人能够识别并避开意外障碍,找到到达目的地的最快捷、最安全的路径。

在《野外机器人》杂志上发表的一篇新论文中,Habibullah博士描述了他的团队如何结合现有算法的最佳元素,实现了一个无碰撞的乌龟机器人,能够调整自己的速度和转向角度。

哈比布拉博士说:“移动机器人有两种路径规划策略,取决于它们是在固定的环境中使用,还是在哪里遇到移动的障碍物,比如人类或机器。”

“前者编程相当容易,但后者更具挑战性。”

市场上有几种算法试图解决机器人与移动物体碰撞的问题,但没有一种是万无一失的。

UniSA的研究人员用两种常见的在线碰撞避免算法——动态窗口方法(DWA)和人工势场(APF)——对他们的模型进行了测试,发现他们的模型很管用。

在九种不同场景的一系列模拟中,他们比较了碰撞率、到目的地的平均时间和机器人的平均速度。

在每一种情况下,unisa设计的算法都能帮助机器人在没有任何碰撞的情况下成功导航。相比之下,DWA模型的有效性只有66%,在9次模拟中有3次与物体发生碰撞。APF模型也是无碰撞的,但到达目的地需要更多的时间。

“我们提出的方法有时会走更长的路,但它更快、更安全,避免了所有的碰撞。”

Habibullah博士说,他们的算法可以应用于许多环境,包括机器人常用的工业仓库、机器人水果采摘、包装和制粒,以及将食物从厨房送到餐桌的餐厅机器人。

unisa设计的算法可以引导乌龟机器人停下来,转弯,甚至在遇到路径上的任何东西时逆转方向。

哈比布拉博士说:“这也可能成为农业机器人的一个潜在解决方案,例如自动割草机、作物监测地面机器人和自动除草机器人,这些机器人通常会有孩子、宠物和其他动物。”

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