人工智能和機器人領(lǐng)域著(zhù)名的莫拉維克悖論表示：和傳統假設不同，對計算機而言，實(shí)現邏輯推理等人類(lèi)高級智慧只需要相對很少的計算能力，而實(shí)現感知、運動(dòng)等低等級智慧卻需要巨大的計算資源。

已經(jīng)在“人類(lèi)最后智力驕傲”上碾壓人類(lèi)的Google DeepMind的人工智能程序AlphaGo，卻連挪動(dòng)一枚小小的棋子都需要人類(lèi)幫助才能完成，是莫拉維克悖論有力的證明，讓計算機在智力測試或者下棋中展現出一個(gè)成年人的水平是相對容易的，但是要讓計算機有如一歲小孩般的感知和行動(dòng)能力卻是相當困難。

而在機器人系統中，自主導航是一項核心技術(shù)，是賦予機器人感知和行動(dòng)能力的關(guān)鍵。下面為大家盤(pán)點(diǎn)一下自主移動(dòng)機器人常用的四種導航定位方法。

激光全局定位系統一般由激光器旋轉機構、反射鏡、光電接收裝置和數據采集與傳輸裝置等部分組成。工作時(shí)，激光經(jīng)過(guò)旋轉鏡面機構向外發(fā)射，當掃描到由后向反射器構成的合作路標時(shí)，反射光經(jīng)光電接收器件處理作為檢測信號，啟動(dòng)數據采集程序讀取旋轉機構的碼盤(pán)數據（目標的測量角度值），然后通過(guò)通訊傳遞到上位機進(jìn)行數據處理，根據已知路標的位置和檢測到的信息，就可以計算出傳感器當前在路標坐標系下的位置和方向，從而達到進(jìn)一步導航定位的目的。

如圖是一個(gè)LDSR激光傳感器系統原理框圖。激光測距具有光束窄、平行性好、散射小、測距方向分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)它也受環(huán)境因素干擾比較大，因此采用激光測距時(shí)怎樣對采 集的信號進(jìn)行去噪等也是一個(gè)比較大的難題，另外激光測距也存在盲區，所以光靠激光進(jìn)行導航定位實(shí)現起來(lái)比較困難，在工業(yè)應用中，一般還是在特定范圍內的工業(yè)現場(chǎng)檢測，如檢測管道裂縫等場(chǎng)合應用較多。

紅外傳感技術(shù)經(jīng)常被用在多關(guān)節機器人避障系統中，用來(lái)構成大面積機器人“敏感皮膚”，覆蓋在機器人手臂表面，可以檢測機器人手臂運行過(guò)程中遇到的各種物體。典型的紅外傳感器工作原理如圖所示。該傳感器包括一個(gè)可以發(fā)射紅外光的固態(tài)發(fā)光二極管和一個(gè)用作接收器的固態(tài)光敏二極管。由紅外發(fā)光管發(fā)射經(jīng)過(guò)調制的信號，紅外光敏管接收目標物反射的紅外調制信號，環(huán)境紅外光干擾的消除由信號調制和專(zhuān)用紅外濾光片保證。設輸出信號Vo 代表反射光強度的電壓輸出，則Vo是探頭至工件間距離的函數：

Vo=f(x，p)

式中，p—工件反射系數。p與目標物表面顏色、粗糙度有關(guān)。x—探頭至工件間距離。

當工件為p 值一致的同類(lèi)目標物時(shí)，x 和Vo 一一對應。x可通過(guò)對各種目標物的接近測量實(shí)驗數據進(jìn)行插值得到。這樣通過(guò)紅外傳感器就可以測出機器人距離目標物體的位置，進(jìn)而通過(guò)其他的信息處理方法也就可以對移動(dòng)機器人進(jìn)行導航定位。

超聲波導航定位的工作原理也與激光和紅外類(lèi)似，通常是由超聲波傳感器的發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波，超聲波在介質(zhì)中遇到障礙物而返回到接收裝置。通過(guò)接收自身發(fā) 射的超聲波反射信號，根據超聲波發(fā)出及回波接收時(shí)間差及傳播速度，計算出傳播距離S，就能得到障礙物到機器人的距離，即有公式： S=Tv/2 式中，T—超聲波發(fā)射和接收的時(shí)間差；v—超聲波在介質(zhì)中傳播的波速。

由于超聲波傳感器具有成本低廉、采集信息速率快、距離分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，長(cháng)期以來(lái)被廣泛地應用到移動(dòng)機器人的導航定位中。而且它采集環(huán)境信息時(shí)不需要復雜的圖像配備技術(shù)，因此測距速度快、實(shí)時(shí)性好。同時(shí)，超聲波傳感器也不易受到如天 氣條件、環(huán)境光照及障礙物陰影、表面粗糙度等外界環(huán)境條件的影響。超聲波進(jìn)行導航定位已經(jīng)被廣泛應用到各種移動(dòng)機器人的感知系統中。

（摘選自中國電子網(wǎng)）