meiyaolei 发表于 2025-9-25 19:18

我对机器人的算法理解


在机器人这个充满科技的领域,让机器人在复杂环境里自己找路走,行动自如,MCU还得把路径规划得像GPS一样精准,这可不是件轻松事儿。现在我们用的GPS数度多少都有一定的偏差,特别是那些在全地形或者沙地等场景作业的多轴多轮机器人,驱动协调和避坑防撞的难题,就像两座大山横在开发者面前。
AI算法就像是机器人路径规划里的方向,在很多场景都大显身手。就拿在户外沙地执行探测任务的机器人来说,它会把周围环境划分成一个个小格子,每个格子代表一个节点。A算法就像个精明的向导,通过计算从起点到当前节点,再到目标节点的代价,来决定机器人下一步往哪走。代价越小,说明这条路越划算。不过,沙地环境复杂,障碍物可能随时冒出来,AI算法有时也会不好用的时候。比如遇到突然出现的沙堆,它可能得重新计算路径,这就会耽误点时间。
对于一些需要快速反应的机器人,动态窗口法就派上大用场了。想象一下,机器人在全地形山地穿梭,地形变化快,障碍物也多。动态窗口法就像个反应敏捷的赛车手,它不会提前规划好整条路线,而是在每个瞬间,根据机器人当前的速度、加速度等参数,生成一个速度窗口。在这个窗口里,它会模拟机器人以不同速度前进的轨迹,然后挑出一条既安全又能快速接近目标的轨迹。这样,机器人就能实时应对各种突发情况,避免撞到石头或者掉进坑里。
单电机驱动,简单但有局限有些开发者为了简化结构,采用单电机驱动,通过传动轴和差速齿轮让各个轮子同步转动。这就像一群人排着队走路,前面的人迈一步,后面的人都跟着迈一步。在平坦的沙地上,这种方法能让机器人走得挺稳当。但要是遇到坑洼不平或者斜坡地形,问题就来了。不同轮子受到的阻力不一样,有的轮子可能会打滑,导致机器人走偏甚至卡住。就像队伍里有人脚下一滑,整个队伍的节奏就乱了。
分区驱动,能力强但协调难分区驱动就是把驱动轮分成几个区域,每个区域用独立的电机控制。这就像给机器人的腿装上了独立的发动机,能让它更有劲儿,适应更复杂的地形。不过,多个电机同时工作,怎么保证它们转速一致就是个难题。就像一群人一起跑步,每个人的速度不一样,就容易撞到一起。为了解决这个问题,需要额外的电路来检测和协调转速,这无疑增加了成本和技术难度。但为了机器人能在恶劣环境下稳定工作,很多开发者还是愿意咬咬牙采用这种方法。

有一次,我们开发一款在山地执行救援任务的机器人。采用了单电机驱动和A*算法进行路径规划。在测试时,机器人一开始走得还挺顺,可当遇到一个陡峭的斜坡时,问题就暴露了。由于单电机驱动无法根据不同轮子的受力情况调整转速,机器人就像喝醉了酒一样,在斜坡上摇摇晃晃,最后直接翻了跟头。这次失败让我们明白,在复杂地形下,简单的驱动方式和算法是行不通的,必须综合考虑驱动协调和路径规划的匹配性。
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