国外移动机器人技术的发展现状

国外对移动机器人技术的研究起步比较早，其研究从20世纪60年代末期开始，其发展经历了从低级到高级的发展过程，比较典型的移动机器人有以下几种。

图1-1 Minerva教育娱乐机器人

1998年夏天，由美国的卡耐基-梅隆大学CMU设计的一个用于公共场所的教育娱乐移动机器人Minerva（如图1-1所示）成功地应用于史密森尼国立美国历史博物馆，其目的是在展馆中的游客导游。两周内Minerva成功地对数千参观者进行了娱乐导航服务，其自身有许多特点，首先，它可以利用展馆中的马赛克天花板的特征来进行自身定位；其次，它可以自主的在动态环境中进行导航，即使在人员拥挤的 环境中，也可以高效且安全地实现无碰撞的导航；同时在操作人员的遥控操作下，Minerva已经具备了一定的构建地图的能力。

随着计算机技术及自动化技术的不断发展，移动机器人技术取得了现实性的突破，机器人技术的应用得到了更广泛的应用，最大的突破就属在航空航天及军事领域内对机器人的应用。尤其值得关注的是1997年由美国航天航空局(NASA)研制的“火星探路者”携带着火星车“索杰纳”登陆火星，“索杰纳”顺利完成了预定的探测任务，成为第一个登上火星的移动机器人[3]。

这在机器人应用上属首次，开启了人类利用该技术进行空间探索的先河。为了探测火星的实际地质环境，NASA研制出了新一代样机，根据原先收集到的火星的地质信息，选择Lavic湖的岩溶流和干枯的湖床作为模拟实验环境，进行了成功地应用。

图1-2 “索杰纳”火星车

2004年1月，美国NASA火星探测移动机器人“勇气号”和“机遇号”两辆火星车的首要任务是寻找火星上是否存在过水的证据。根据它们各自的发现，科学家已能就此得出肯定的结论。在探测使命延长后，它们将继续在火星上探水。此外，科学家还为火星车拟定了其它一些新的科研目标，包括继续研究火星大气、对绕火星运行的探测器数据进行校验以及研究火星车太阳能电池板在尘埃长时间沉积情况下特性的变化等。两探测车的先后顺利登陆火星表面，将人类的视觉、触觉和行动延伸到了火星。

图1-3 “勇气号”和“机遇号”火星车

在美国2005年度无人驾驶汽车大奖赛上，斯坦福人工智能实验室设计改装的一辆“大众”牌轿车“斯坦利”（如图1-4所示），获得了该项赛事的冠军[4]。该车的道路检测装置配备了7台奔腾M系列主机，一个单目视觉装置和一个立体视觉装置，利用基于机器学习的控制策略来完成路径规划科速度控制，通过4部精度达1cm的激光测距仪组成的阵列扫描前方的地形来检测障碍，融合了GPS、INS和车轮转速是信息来确定自身身姿。依靠这些装备，“斯坦利”用时6小时53分钟，在没有任何人工操作的情况下，自行独立完成了从加利福尼亚和内华达州之间的莫哈韦沙漠到拉斯维加斯南部长达212公里的行程。

斯坦利的核心技术——驾驶辅助系统在目前很多高档汽车上都有所应用，如我们常见的“防侧滑系统”（ESP）,它大大提高了汽车的安全性能，而像大众辉腾汽车装备的ACC（自适应巡航控制系统）也属于驾驶辅助系统，它可以有效防止追尾事故的发生[1]。

“斯坦利”的软件据有一定的自学习能力，因而更能适应环境。作为完成此赛程的第一款汽车，“斯坦利”汽车翻开了机器人汽车历史的新一页。这对于自主移动机器人的研究是具有里程碑意义的事件，标志着自主无人驾驶车已经进入了实用化阶段。

图1-4 “斯坦利”无人驾驶汽车