Research Institu 上海交通大学通识教育核心课程 Robo 环球科学 《料学黄国人》 脑与机器人(8-2) GHAI JIAO TONG UNIVERS A http://robolab.sjtu.edu.cn 曹其新、栾楠 http://robolab.sjtu.edu.cn/home/zh-hans/node/117 上海交通大学机器人研究所
Research Institute of Robotics RoboLab http://robolab.sjtu.edu.cn 脑与机器人（8-2 ） 曹其新、栾楠 http://robolab.sjtu.edu.cn/home/zh-hans/node/117 上海交通大学机器人研究所 上海交通大学通识教育核心课程
定位 http://robolab.sjtu.edu.cn 定位：where am I? 位置 位置更新（估计？） 编码器 位置预测 匹配观测 (例如，厘程) 预测位置 地图数据岸 匹尼 原始传移器数据 成提供的特征 导航的成功需要四个模块的成功： 观测 感知、定位、认知和运动控制 园5.2移动机器人的一般框图 2 RIR.SJTU
2 RIR.SJTU http://robolab.sjtu.edu.cn 定 位 定位：where am I? 导航的成功需要四个模块的成功： 感知、定位、认知和运动控制
定位 http://robolab.sjtu.edu.cn 地图： 交通地图、旅游地图、校园地图、军事地图、航海图、航空 图、矿产图、藏宝图、 GS地图、goog|e地图、卫星地图、三维地图、街景地 图、…。 几何地图（2D&3D)、栅格地图（2D&3D)、拓扑地图 3 RIR.SJTU
3 RIR.SJTU http://robolab.sjtu.edu.cn 定 位 地图： 交通地图、旅游地图、校园地图、军事地图、航海图、航空 图、矿产图、藏宝图、……。 GIS地图、google地图、卫星地图、三维地图、街景地 图、……。 几何地图（2D&3D）、栅格地图（2D&3D）、拓扑地图
定位 http://robolab.sjtu.edu.cn 定位是确定移动机器人在二维工作环境中相对全局坐标 的位置及其本身的姿态，是移动机器人导航的最基本环节。机 器人的定位方式取决于所采用的传感器。移动机器人常用的定 位传感器有里程仪、摄像机、激光雷达、超声波、红外线、微 波雷达、陀螺仪、指南针、速度或加速度计、触觉或接近传感 器等。 相对定位 绝对定位 Localization "Position" Global Map Cognition Environment Model Path Local Map Perception Real World Motion Control Environment 4 RIR.SJTU
4 RIR.SJTU http://robolab.sjtu.edu.cn 定 位 定位是确定移动机器人在二维工作环境中相对全局坐标 的位置及其本身的姿态，是移动机器人导航的最基本环节。机 器人的定位方式取决于所采用的传感器。移动机器人常用的定 位传感器有里程仪、摄像机、激光雷达、超声波、红外线、微 波雷达、陀螺仪、指南针、速度或加速度计、触觉或接近传感 器等。 相对定位 绝对定位
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http://robolab.sjtu.edu.cn 环境识别与状态检测 例：基于全维视觉系统相对定位 自主移动机器人平台 ARLab_Deao 日回☒ 开始编辑帮助) 状卷 显示 局部地图 程序状态：比赛 线速度(m/s):784 串口通讯：正常 角速度(de/s):24 S0C面讯：正常 加速度(nn/2):6 GLB Can状态：连接 球距离mm):979 1sBCn状苍：断开 球角度(deg):25.( GLB Cam:有球 对方球门(mm):2337 SB Cam:无球 对方球门(deg):152 当前状态：取球 己方球门(mm):1348 踢球状态：不踢 己方球门(deg):101, 半场时间：上 《ik (howe300,20) <《stop r 动串口 连接PCI 开始比强 参数设置 连接SB 停止比赛 6
6 RIR.SJTU http://robolab.sjtu.edu.cn 环境识别与状态检测 例：基于全维视觉系统相对定位
助行机器人 触摸屏 麦克 力觉感应手 全景摄像 (b) 搀扶站起机 GPS 倾斜传感器 Hokuyo激光传惑 器（地面三维信惠） 上位机、GPRS及 (c) 无线脉搏传感 器 下位机及电 机驱动电路 及克 电子罗盘 NF银B人 SICK激光传感 器（平面地图）
助行机器人 全景摄像 麦克 GPS Hokuyo 激光传感 器（地面三维信息） SICK 激光传感 器（平面地图） 触摸屏 电子罗盘 力觉感应手 倾斜传感器 搀扶站起机 上位机、GPRS 及 无线脉搏传感 器 下位机及电 机驱动电路 (a) (b) (c) (d)
传感器获得信息 可视化显示 控制软件操作界面 WalkerControl 通过定位设备实时 传感信息显不 地图显元 显示用户所在位置 修场血氧旅度指南甘 国到仪 88附 96 60度 50度 用户界面 刘/路 物所在位置 控制区城 开始语音控出 交清大学泡游 面☒ 自边 工鱼区) 开始能助行在 是w 市e42置 餐请该童 Tb地造霜 下位机 厂工作 厂我能防形得桂满 透雪只刺B对 九始成陈用户 上 数明代公酒 退出 厂带制情的器私南 厂盐大特南 t 多数改置界面 轴明传地器 之T工作 平性填h行雪 数刻州 服品超产 能制军彩丝界值 里多酒通时风 管01面 若面速作 无转打开率口 摩止 各功能点选激活 具体参数设置 型￥4E其 下度机 控制区域 (一次性设置完成习 用P正更黑方 两数问 用规入 用户的在角 平时无需设置) 韩装D可用用 0 8 机器人研究所Research Institute of Robotics
控制软件操作界面 8 机器人研究所 Research Institute of Robotics 用户界面 通过定位设备实时 显示用户所在位置 传感器获得信息 可视化显示 各功能点选激活 控制区域
定位 http://robolab.sjtu.edu.cn 传感器噪声和混叠 1 ·定位和取消 ·规则描述 ·地图表示 基于概率地图的定位 其他定位系统的例子 ·自动地图创建 Localization "Position" Global Map Cognition Environment Model Path Local Map Perception Real World Motion Control Environment 9 RIR.SJTU
9 RIR.SJTU http://robolab.sjtu.edu.cn 定 位 传感器噪声和混叠 定位和取消 规则描述 地图表示 基于概率地图的定位 其他定位系统的例子 自动地图创建
定位 http://robolab.sjtu.edu.cn 定位的挑战 ·仅知道绝对位置（例如GPS)还不够 ·在人和环境中定位和人的距离 ·在识别基础上的规划需要输入多个位置信息 ,感知和运动扮演很重要的角色 ~传感器噪声 ~传感器混叠 广执行器噪声 ~里程计位置估计误差 10 RIR.SJTU
10 RIR.SJTU http://robolab.sjtu.edu.cn 定 位 定位的挑战 仅知道绝对位置（例如GPS)还不够 在人和环境中定位和人的距离 在识别基础上的规划需要输入多个位置信息 感知和运动扮演很重要的角色 传感器噪声 传感器混叠 执行器噪声 里程计位置估计误差