Research Institu 上海交通大学通识教育核心课程 环球科学 AMERICAN Robo 20072 撰文/比尔·盖茨 家家都有机 脑与机器人(9-2) NGHAI JIAO TONG UNIVERS 1日回日 w http://robolab.sjtu.edu.cn 曹其新、栾楠、张蕾 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（9-2） 曹其新、栾楠、张蕾 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
08 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，里程) 是 预测位置 地图数据库 匹配 原始传忠器数据 或提供的特征 导航的成功需要四个模块的成功： 哥 观测 感知、定位、认知和运动控制 图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、 G1S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
C08 参2的海碳青岸机量人学术时会置机是人是球温洁童的老师为司年 gu brunel 5 RIR.SJTU
5 RIR.SJTU http://robolab.sjtu.edu.cn
08 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 Demo 回☒ 开始编辑帮助) 一状态 显示 局部地图 程序状态：比赛 线速度(mm/s):784 串口通讯：正常 角速度(deg/s):24 S0C通讯：正常 加速度(mm/s2):6 GLB Cam状态：连接 球距离(nm):979 USB Cam状态：断开 球角度(deg):25.( GLBCam:有球 对方球门(m):2337 USB Cam:无球 对方球门(de):152. 当前状态：取球 己方球门()：1348 踢球状态：不踢 己方球门(de):101. 半场时间：上 《kick <mowe(300,20) <stop 慨站 启动串口 连接rCt 开始比赛 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
C08 助行机器人 触摸屏 麦克 力觉感应手 全景摄像 (a) (b) 搀扶站起机 GPS 倾斜传感器 Hokuyo激光传惑 器（地面三维信息） 上位机、GPRS及 (c) 无线脉搏传感 器 下位机及电 机驱动电路 加复 电子罗盘 智整影行机留人 SICK激光传惑 器（平面地图） a国a
助行机器人 全景摄像 头 麦 克 风 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 柄 倾斜传感器 搀扶站起机 构 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 FrValkerControl 通过定位设备实时 传感信息显示 地图显示 显示用户所在位置 血氧浓度指南针 领斜仅 88份 96% 60要 50度 0 用户界面 刻路 动3 您所在位置 控制区域 大 路 大限· 开始酒音控盥 得大单合道 调这府口 口叵☒ 启动 工业区东北) 配置 开始铺助行走 五星 冒型u 著通设置 串口配置 功胞法异 下位机 南洋 函习 厂网路通可 厂GPS工作 厂视觉传通轻检测 语音识居动 壮后啦际用户 仕欣居 上保 退出 ■款河检测 厂领斜传5图检利 厂UG遨光检山 GPS eonl习 参数设置界面 你润传恶别 反下收机工作 厂m藏光 厂主控银务教通讯 手推插助行走 东川路站© 新酥河 服务图1P 料报警信界值 服务格通讯时问 192.168.1.107 原 A 日主行走银装面 主安服禁渴户 主控r通行到间 更新打开串口 192,168,1,10 2 (s) 确定 停止 具体参数设置 速息是示 服芬附相关 视觉 了位机 用户所在更笔下 n 《一次性设置完成习 款塘粒巧 压力依器：输入D 电机1编入 5 各功能点选激活 用户所在角度下 件3D1.577MN 压力传乐郭2输入 6 电机2入 5 光 控制区域 平时无需设置) 经度21D25.419E 障调地距满 障得物角度 地点 电机1控离指出 桶角度 p.0 电机2控解出 8 机器人 a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
0 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 上 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
0月8 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 二传感器噪声 ~传感器混叠 >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