移動機器人

定義

       一種由傳感器、遙控操作器和自動控制器等機構(gòu)組成的具有移動功能的機器人系統(tǒng)。能代替人在危險或惡劣環(huán)境下進行作業(yè)，比一般機器人有更大的機動性和靈活性。分為地面、空中、水面和水下移動機器人，其移動機構(gòu)有輪式、履帶式、足式、混合式、特殊式等類型。

簡介

       智能移動機器人，是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中了傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以及人工智能等多學(xué)科的研究成果，代表機電一體化的最高成就，是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。隨著機器人性能不斷地完善，移動機器人的應(yīng)用范圍大為擴展，不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，而且在城市安全、國防和空間探測領(lǐng)域等有害與危險場合得到很好的應(yīng)用。因此，移動機器人技術(shù)已經(jīng)得到世界各國的普遍關(guān)注。

       移動機器人的研究始于60 年代末期。斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen 和Charles Rosen 等人，在1966年至1972 年中研發(fā)出了取名Shakey的自主移動機器人。目的是研究應(yīng)用人工智能技術(shù)，在復(fù)雜環(huán)境下機器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。

       根據(jù)移動方式來分，可分為：輪式移動機器人、步行移動機器人(單腿式、雙腿式和多腿式)、履帶式移動機器人、爬行機器人、蠕動式機器人和游動式機器人等類型；按工作環(huán)境來分，可分為：室內(nèi)移動機器人和室外移動機器人；按控制體系結(jié)構(gòu)來分，可分為:功能式(水平式)結(jié)構(gòu)機器人、行為式(垂直式)結(jié)構(gòu)機器人和混合式機器人；按功能和用途來分，可分為:醫(yī)療機器人、軍用機器人、助殘機器人、清潔機器人等；

       一種由傳感器、遙控操作器和自動控制的移動載體組成的機器人系統(tǒng)。移動機器人具有移動功能，在代替人從事危險、惡劣（如輻射、有毒等）環(huán)境下作業(yè)和人所不及的（如宇宙空間、水下等）環(huán)境作業(yè)方面，比一般機器人有更大的機動性、靈活性。

       移動機器人是一種在復(fù)雜環(huán)境下工作的，具有自行組織、自主運行、自主規(guī)劃的智能機器人，融合了計算機技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)和機器人技術(shù)等。

分類

       移動機器人從工作環(huán)境來分，可分為室內(nèi)移動機器人和室外移動機器人;按移動方式來分：輪式移動機器人、步行移動機器人、蛇形機器人、履帶式移動機器人、爬行機器人等;按控制體系結(jié)構(gòu)來分：功能式(水平式)結(jié)構(gòu)機器人、行為式(垂直式)結(jié)構(gòu)機器人和混合式機器人;按功能和用途來分：醫(yī)療機器人、軍用機器人、助殘機器人、清潔機器人等。按作業(yè)空間來分：陸地移動機器人、水下機器人、無人飛機和空間機器人。 

機器人套件

　　四獨立馬達100毫米萬向輪Arduino的學(xué)習(xí)機器人套件(robotkits)C009，適用於Arduino設(shè)計愛好者和學(xué)生。它包括四個空心12V直流電動機，編碼器的Arduino微控制器和I/O板擴展，它是可編程的開放soureArduino語言。它的底盤是由鋁合金和已預(yù)先鉆了孔的微控制器。

　　這種萬向輪(Mecanumwheels)移動平臺的Arduino機器人套件可在任何方向移動，通過改變每個車輪的方向和速度。在同一方向移動所有四個車輪向前/向後移動，導(dǎo)致運行方向相反的原因旋轉(zhuǎn)左/右兩側(cè)，相反的方向運行前和後方，導(dǎo)致側(cè)身運動。平臺後輪安裝一種特殊的方式，使懸掛結(jié)構(gòu)，確保所有四個輪子能堅持到地面，即使是不均勻的地面。

　　重型履帶式移動坦克機器人套件C018[2]這是一個創(chuàng)新履帶機器人套件(robotkit)，基於履帶式移動坦克機器人套件C015，重型履帶式移動坦克機器人套件槽的胎面允許你建立機器人軌道，在崎嶇的地形，或者你可以建立一個傳送帶上拿起對象。您可以探索更苛刻的地形。

　　使用此工具包作為一個獨立的，或?qū)⑵渑c其他配件更復(fù)雜的機器具有更多的功能。履帶式移動的坦克機器人套件提供出色的穩(wěn)定，牽引力和低地面承載壓力，讓您使用更廣泛的應(yīng)用。這種坦克的機器人套件可以單獨使用，或者你可以結(jié)合配件及其他部件，所以你有一個復(fù)雜的機器，有更多的功能。有良好的牽引力，低地面承壓，穩(wěn)定的，所以你可以在許多應(yīng)用中使用它。該套件也將在惡劣條件下，如天氣.

　　3WD48毫米全向輪移動平臺機器人套件10019這是反傳統(tǒng)的移動機器人套件，它有3個的全方位車輪，使移動，同時轉(zhuǎn)動，并在每一個方向加速在不改變方向。除了3個電機驅(qū)動，機器人具有3的超聲波傳感器掃描環(huán)境。編程機器人套件，我們選擇Arduino的維護軟件，輕松和利用提供優(yōu)良的電機控制算法。

　　產(chǎn)品特點：

　　*3輪驅(qū)動

　　*全向輪

　　*鋁合金框架

　　*可旋轉(zhuǎn)

　　與Arduino微控制器和IO擴展板

　　*大頂板，增加設(shè)備，如手提電腦或相機

　　*可編程的C，C++

　　*第二和第三板的擴展組件

　　沒有經(jīng)驗，需要操作平臺

　　*添加新的零件，您的系統(tǒng)和擴展整個機器人。

　　*無線數(shù)據(jù)傳輸接口

　　*支持XBEE（XBEE親）

　　*支持藍牙

　　*支持APC220

　　*支持SD卡讀/寫

　　三獨立馬達100毫米全向輪式移動Arduino機器人套件C013

　　這是3輪驅(qū)動，全向輪式移動的Arduino機器人套件。它能夠通過改變每個車輪的速度和方向，不改變其方向，在任何方向移動。這Arduino的機器人車包括一個微控制器，IO擴展板，F(xiàn)aulhaber12V直流馬達光學(xué)編碼器，紅外線和超聲波傳感器

　　四獨立馬達萬向輪移動平臺的Arduino機器人套件

　　這種四輪驅(qū)動萬向輪(mecanumwheel)Arduino機器人套件(robotkits)是穩(wěn)定的，只通過改變每個車輪的方向和速度，就可向任何方向移動。包括100毫米鋁全向輪輪轂，F(xiàn)aulhaber12V電機與光學(xué)編碼器，328的Arduino控制器，Arduino的IO擴展，超聲波和紅外線傳感器。

　　在同一方向移動所有四個車輪向前/向後移動，導(dǎo)致運行方向相反的原因旋轉(zhuǎn)左/右兩側(cè)，相反的方向運行前和後方，導(dǎo)致側(cè)身運動。平臺後輪安裝一種特殊的方式，使懸掛結(jié)構(gòu)，確保四個輪子能堅持到地面，即使是不均勻的地面。

　　三獨立馬達100mm全向輪移動平臺機器人套件

　　這種三獨立馬達全向輪(omniwheel)機器人套件(robotkits)非常適合用於監(jiān)視和運輸，但大多是為研究人員和學(xué)生設(shè)計的。不改變方向，通過改變每個車輪的速度和方向，它可以在任何方向移動。它配備的Arduino微控制器和3全方位與編碼器由3直流電動機驅(qū)動車輪，使旋轉(zhuǎn)和全方位車輪3直流電動機驅(qū)動與編碼器，允許同時在任何方向旋轉(zhuǎn)和運動。綜合紅外和超聲波傳感器使機器人跟蹤和追逐的對象。它包括一個微控制器，IO擴展編碼器和直流電動機。其鋁合金車身和預(yù)鉆螺絲孔，方便為您添加組件，只要你喜歡。

發(fā)展史

　　60年代后期，美國和蘇聯(lián)為完成月球探測計劃，研制并應(yīng)用了移動機器人。美國“探測者”3號,其操作器在地面的遙控下，完成了在月球上挖溝和執(zhí)行其他任務(wù)。蘇聯(lián)的“登月者”20號在無人駕駛的情況下降落在月球表面，操作器在月球表面鉆削巖石，并把土壤和巖石樣品裝進回收容器并送回地球。70年代初期，日本早稻田大學(xué)研制出具有仿人功能的兩足步行機器人。為適應(yīng)原子能利用和海洋開發(fā)的需要，極限作業(yè)機器人和水下機器人也發(fā)展較快。

　　移動機器人隨其應(yīng)用環(huán)境和移動方式的不同，研究內(nèi)容也有很大差別。其共同的基本技術(shù)有傳感器技術(shù)、移動技術(shù)、操作器、控制技術(shù)、人工智能等方面。它有相當(dāng)于人的眼、耳、皮膚的視覺傳感器、聽覺傳感器和觸覺傳感器。移動機構(gòu)有輪式（如四輪式、兩輪式、全方向式、履帶式）、足式（如6足、4足、2足）、混合式(用輪子和足)、特殊式(如吸附式、軌道式、蛇式)等類型。輪子適于平坦的路面，足式移動機構(gòu)適于山岳地帶和凹凸不平的環(huán)境。移動機器人的控制方式從遙控、監(jiān)控向自治控制發(fā)展，綜合應(yīng)用機器視覺、問題求解、專家系統(tǒng)等人工智能等技術(shù)研制自治型移動機器人。

應(yīng)用領(lǐng)域

　　移動機器人除用于宇宙探測、海洋開發(fā)和原子能等領(lǐng)域外，在工廠自動化、建筑、采礦、排險、軍事、服務(wù)、農(nóng)業(yè)等方面也有廣泛的應(yīng)用前景?？偣卜譃?大應(yīng)用范圍、工業(yè)機器人、探索機器人、服務(wù)機器人、軍事機器人。

發(fā)展現(xiàn)狀

　　移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀可以從以下幾個方面進行歸納：　　

一、市場規(guī)模與增長

　　根據(jù)CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)和新戰(zhàn)略移動機器人產(chǎn)業(yè)研究所的統(tǒng)計，2023年中國移動機器人（AGV/AMR）銷售規(guī)模約為212億元，同比增長14.59%。這表明移動機器人市場在持續(xù)增長。

　　從2015年至2023年，中國市場移動機器人（AGV/AMR）產(chǎn)業(yè)年復(fù)合增長率達43.18%，顯示了行業(yè)的強勁增長勢頭。

二、應(yīng)用領(lǐng)域擴展

　　移動機器人已經(jīng)深入到工業(yè)、物流、醫(yī)療等多個領(lǐng)域。特別是在工業(yè)領(lǐng)域，移動機器人被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線上的物料搬運、裝配等環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　在物流領(lǐng)域，移動機器人可以實現(xiàn)貨物的自動分揀、搬運和配送，大大提高了物流效率。此外，移動機器人在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、家庭服務(wù)等領(lǐng)域也展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。

三、技術(shù)進步與創(chuàng)新

　　隨著傳感器技術(shù)、導(dǎo)航算法和人工智能的進步，移動機器人的導(dǎo)航、感知和決策能力得到了顯著提高。這使得移動機器人能夠更精確地執(zhí)行任務(wù)，并適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境。

　　移動機器人行業(yè)是軟硬件與人才儲備高度集中的行業(yè)，要求企業(yè)持續(xù)進行研發(fā)和創(chuàng)新，包括軟硬件升級，以及企業(yè)內(nèi)部的資源優(yōu)化整合和成本控制。

四、面臨的挑戰(zhàn)與問題

　　盡管移動機器人技術(shù)取得了顯著的進步，但在復(fù)雜環(huán)境下的感知和決策能力還有待提高。同時，對于未知環(huán)境的適應(yīng)能力也需要進一步加強。

　　移動機器人的安全性、可靠性和經(jīng)濟性等方面的問題也需要得到解決。這需要行業(yè)持續(xù)投入研發(fā)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

　　綜上所述，移動機器人行業(yè)在市場規(guī)模、應(yīng)用領(lǐng)域、技術(shù)進步等方面都取得了顯著的發(fā)展。然而，仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題，需要行業(yè)共同努力解決。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入，移動機器人將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

控制器

　　移動機器人控制器是移動機器人（如AGV/AMR）的核心部件，相當(dāng)于整個機器人的“大腦”，負責(zé)控制機器人的導(dǎo)航、運動、避障等功能，對機器人的可靠穩(wěn)定、性能指標(biāo)和安全性至關(guān)重要。以下是對移動機器人控制器的詳細解析：

一、主要作用與功能

　　1、導(dǎo)航控制：根據(jù)預(yù)設(shè)的路線或?qū)崟r環(huán)境信息，控制機器人移動到指定位置。這包括處理來自各種傳感器的數(shù)據(jù)，如激光、視覺、慣性導(dǎo)航等，以實現(xiàn)精確定位和路徑規(guī)劃。

　　2、運動控制：根據(jù)導(dǎo)航指令，控制機器人的驅(qū)動系統(tǒng)（如電機、舵機等），實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)向等運動。這包括速度控制、加速度控制、位置控制等。

　　3、避障與安全：通過傳感器檢測周圍環(huán)境中的障礙物，并實時調(diào)整機器人的運動軌跡，以避免碰撞。同時，還具備緊急停止等安全保護功能。

　　4、二次開發(fā)與擴展：提供豐富的API接口和編程環(huán)境，支持用戶根據(jù)實際需求進行二次開發(fā)和功能擴展。

二、性能指標(biāo)與要求

　　1、硬件層面：

　　防護等級：控制器需具備較高的防護等級（如IP54以上），以應(yīng)對工業(yè)環(huán)境中的粉塵、水霧等不利因素。

　　寬溫設(shè)計：能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)（-40~80°C）正常工作，以適應(yīng)不同工業(yè)場景的需求。

　　防爆與防腐：對于易燃易爆或腐蝕性氣體環(huán)境，控制器需具備相應(yīng)的防爆和防腐認證。

　　2、嵌入式層面：

　　芯片與編譯器：選用可靠的芯片和編譯器，確保指令的高效執(zhí)行和系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

　　操作系統(tǒng)：采用穩(wěn)定可靠的操作系統(tǒng)，避免系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)丟失等安全問題。

　　3、算法層面：

　　導(dǎo)航算法：支持多種導(dǎo)航方式（如激光SLAM、視覺SLAM、二維碼導(dǎo)航等），以適應(yīng)不同應(yīng)用場景的需求。

　　運動控制算法：具備豐富的運動控制算法，如自主避障模式、巡線模式、雙舵輪模式等，以提高機器人的靈活性和適應(yīng)性。

　　4、系統(tǒng)層面：

　　集成度與開放性：控制器需具備較高的技術(shù)集成度，同時保持一定的開放性，方便用戶進行二次開發(fā)和功能擴展。

　　易用性與維護性：提供友好的用戶界面和便捷的維護工具，降低用戶的使用和維護成本。

三、市場現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

　　隨著移動機器人應(yīng)用深度和廣度的不斷拓展，以及應(yīng)用場景的復(fù)雜性增加，對移動機器人控制器的需求也在不斷提高。目前市場上已有眾多品牌的移動機器人控制器產(chǎn)品可供選擇，如易行機器人的ECS100通用控制器等。這些產(chǎn)品不僅在性能上不斷提升，還注重用戶體驗和售后服務(wù)等方面的優(yōu)化。

　　未來，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，移動機器人控制器將更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化和模塊化。同時，針對特定行業(yè)和應(yīng)用場景的需求定制化開發(fā)也將成為重要的發(fā)展方向之一。

　　總之，移動機器人控制器作為移動機器人的核心部件之一，在工業(yè)自動化和智能制造領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的不斷拓展，其性能和功能也將不斷提升和完善。

產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

　　移動機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（China Mobile Robot & AGV Industry Alliance，英文縮寫：CMRAIA），是中國移動機器人（AGV/AMR）行業(yè)的權(quán)威組織。以下是對該聯(lián)盟的詳細介紹：

一、成立背景與意義

　　成立背景：隨著移動機器人技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，為了促進中國移動機器人行業(yè)的創(chuàng)新、快速、高效、持續(xù)、健康發(fā)展，中國移動機器人（AGV）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2017年10月31日在中國上海正式成立。

　　成立意義：聯(lián)盟的成立對中國移動機器人（AGV/AMR）行業(yè)具有重要意義，是機器人行業(yè)的一大盛舉。它不僅為行業(yè)內(nèi)的企業(yè)提供了一個交流、合作的平臺，還推動了技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用的發(fā)展。

二、組織架構(gòu)與成員

　　組織架構(gòu)：聯(lián)盟由行業(yè)內(nèi)多家主流企業(yè)發(fā)起成立，包括新松機器人自動化股份有限公司等40余家企業(yè)。聯(lián)盟設(shè)立有理事會、秘書處等機構(gòu)，負責(zé)聯(lián)盟的日常運營和管理工作。

　　成員構(gòu)成：聯(lián)盟成員涵蓋了AGV機器人全產(chǎn)業(yè)鏈幾乎所有核心的公司，包括機器人本體制造商、系統(tǒng)集成商、零部件供應(yīng)商等。同時，聯(lián)盟還邀請和吸收各大應(yīng)用行業(yè)知名企業(yè)作為名譽理事單位，為聯(lián)盟的產(chǎn)需對接和技術(shù)落地提供平臺。

三、主要活動與成果

　　活動組織：聯(lián)盟定期舉辦各種技術(shù)研討會、產(chǎn)品展覽會、行業(yè)論壇等活動，為會員單位提供交流、學(xué)習(xí)的機會。同時，聯(lián)盟還積極參與國內(nèi)外相關(guān)展會和論壇，展示中國移動機器人行業(yè)的最新成果和技術(shù)實力。

　　成果發(fā)布：聯(lián)盟定期發(fā)布行業(yè)研究報告和市場分析報告，為會員單位提供市場趨勢、技術(shù)發(fā)展等方面的參考信息。此外，聯(lián)盟還推動制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，提高中國移動機器人行業(yè)的整體水平。

四、技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用展望

　　技術(shù)發(fā)展趨勢：未來，移動機器人技術(shù)將朝著更加智能化、自主化、高效化的方向發(fā)展。導(dǎo)航技術(shù)、作業(yè)能力、場景理解、人機交互以及系統(tǒng)管理等方面將不斷提升和完善。同時，3D導(dǎo)航技術(shù)、視覺SLAM技術(shù)、AI技術(shù)等新興技術(shù)將逐漸在移動機器人領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。

　　應(yīng)用展望：隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的不斷拓展，移動機器人將在制造業(yè)、物流業(yè)、醫(yī)療服務(wù)業(yè)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。它們將承擔(dān)更多的重復(fù)性、危險性或高精度的工作任務(wù)，提高生產(chǎn)效率和服務(wù)質(zhì)量。

五、聯(lián)盟影響與貢獻

　　行業(yè)影響：中國移動機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟作為行業(yè)內(nèi)的權(quán)威組織，對推動中國移動機器人行業(yè)的發(fā)展起到了重要作用。它促進了企業(yè)間的交流與合作，推動了技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用的發(fā)展，提高了中國移動機器人行業(yè)的整體競爭力。

　　社會貢獻：通過推動移動機器人技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，聯(lián)盟為社會的智能化、自動化進程做出了積極貢獻。它提高了生產(chǎn)效率和服務(wù)質(zhì)量，降低了人工成本和安全風(fēng)險，為社會的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

　　綜上所述，中國移動機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是中國移動機器人（AGV/AMR）行業(yè)的權(quán)威組織，它通過組織各種活動和推動技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展，為行業(yè)的繁榮和進步做出了積極貢獻。