导航机器人通常由多个系统协同工作,以实现精准定位、路径规划和避障等功能。以下是主要系统分类及技术特点:
1. 自主导航核心系统
SLAM(同步定位与建图):通过激光雷达或视觉传感器实时构建环境地图并定位自身位置,分为激光SLAM和视觉SLAM两种主流技术。
路径规划:包括全局路径规划(基于预先构建的地图)和局部路径规划(实时避障),常用算法如A、Dijkstra等。
避障控制:依赖传感器(如超声波、红外)实时检测障碍物,结合代价地图(Costmap)技术动态调整路径。
2. 定位技术
GNSS(全球卫星导航系统):如GPS、北斗,提供室外绝对定位,但依赖卫星信号且易受遮挡影响。
惯性导航(INS):通过加速度计和陀螺仪测量运动状态,不依赖外部信号,但误差会随时间累积。
组合导航(GNSS/INS):融合卫星与惯性导航优势,利用卡尔曼滤波算法(如EKF)校正误差,适用于信号不稳定的场景。
3. 端到端学习型导航
NeuPAN等新型方案:直接通过学习模型将传感器数据(如点云)映射为控制指令,无需传统模块化流程,训练效率高且适应复杂环境。
4. 辅助与扩展系统
RTK(实时动态差分定位):通过基准站校正卫星信号,实现厘米级高精度定位,适用于农业、测绘等领域。
多传感器融合:结合激光雷达、摄像头、IMU等,提升环境感知鲁棒性。
人机交互接口:包括语音控制、远程监控等功能,增强操作便利性。
这些系统可根据应用场景(如室内服务机器人、户外自动驾驶车辆)灵活组合,未来趋势是进一步集成AI算法与轻量化硬件。