隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器的避障及自主導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)取得了豐碩的研究成果，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大，應(yīng)用復(fù)雜程度也越來(lái)越高。然而至今沒(méi)有任何一種方法能夠在任意環(huán)境使機(jī)器人進(jìn)行有效地避障，如何克服相關(guān)算法的局限性是今后工作的研究方向之一。

移動(dòng)機(jī)器人的避障是指移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過(guò)程中通過(guò)傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物體時(shí)，按照一定的方法進(jìn)行有效地避障，達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)。目前移動(dòng)機(jī)器人的避障根據(jù)環(huán)境信息的掌握程度可以分為障礙物信息已知、障礙物信息部分未知或完全未知兩種。為此實(shí)現(xiàn)避障與導(dǎo)航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過(guò)傳感器獲取周?chē)h(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術(shù)在移動(dòng)機(jī)器人避障中起著十分重要的作用。

機(jī)器人避障算法有傳統(tǒng)的導(dǎo)航避障方法如可視圖法、柵格法、自由空間法等算法對(duì)障礙物信息己知時(shí)的避障問(wèn)題處理尚可，而實(shí)際生活中，絕大多數(shù)的情況下，機(jī)器人所處的環(huán)境都是動(dòng)態(tài)的、可變的、未知的所以當(dāng)障礙信息未知或者障礙是可移動(dòng)的時(shí)候，傳統(tǒng)的導(dǎo)航方法一般不能很好的解決避障問(wèn)題或者根本不能避障。為了解決上述問(wèn)題，人們引入了計(jì)算機(jī)和人工智能等領(lǐng)域的一些算法。同時(shí)得益于處理器計(jì)算能力的提高及傳感器技術(shù)的發(fā)展，在移動(dòng)機(jī)器人的平臺(tái)上進(jìn)行一些復(fù)雜算法的運(yùn)算也變得輕松，由此產(chǎn)生了一系列智能避障方法，比較熱門(mén)的有：遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊算法等。

在傳感器避障領(lǐng)域，采用單一的傳感器測(cè)量的效果并不理想，在實(shí)際應(yīng)用中往往需要采用其他類型的傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)h(huán)境的探測(cè)的佳效果。當(dāng)然，這就產(chǎn)生了多傳感器信息的融合處理的問(wèn)題，增大了信息處理的工作量和難度。除了這種傳感器避障方法，還有很多其他方法融合處理多種傳感器信息，讓全自主機(jī)器人實(shí)現(xiàn)完美避障，比如：

超聲波聲波避障控制法能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)長(zhǎng)距離超聲波傳感器，為機(jī)器人搜索開(kāi)闊路徑。當(dāng)機(jī)器人離障礙物還有一定距離時(shí)，超聲波傳感器就能夠檢測(cè)到相關(guān)信息，并據(jù)此控制機(jī)器人離開(kāi)。然而，超聲波傳感器對(duì)非常接近的物體會(huì)探測(cè)不到，這個(gè)距離稱為物理探測(cè)盲區(qū)。在剛發(fā)射信號(hào)的時(shí)候，返回信號(hào)的閾值會(huì)被設(shè)定得很高以防止發(fā)射波直接觸發(fā)接收器，因此如果檢測(cè)的距離很短、閾值沒(méi)有下降，返回信號(hào)已經(jīng)到達(dá)接收器，這時(shí)接收器會(huì)認(rèn)為這個(gè)返回信號(hào)是剛發(fā)出的信號(hào)從而拒絕接收，使超聲波傳感器形成一個(gè)探測(cè)盲區(qū)，無(wú)法對(duì)近距離物體探測(cè)。另一個(gè)缺陷是，如果在一個(gè)比較小的轉(zhuǎn)彎角度上安裝有平滑的表面，該表面能夠?qū)⒙暭{波束向前反射，而不是反射回機(jī)器人。在這種情況下，由于沒(méi)有回波返回，傳感器就會(huì)產(chǎn)生一次漏報(bào)，機(jī)器人也會(huì)因此認(rèn)為在自己行走的路徑上沒(méi)有障礙物存在。

此時(shí)，聲波避障行為不能得以觸發(fā)，也就無(wú)法避障。目前由工釆網(wǎng)提供的超聲波避障傳感器MB1043是一款高分辨率（1mm）、高精度低功耗的超聲波傳感器，它在設(shè)計(jì)上，不僅對(duì)干擾噪音做了處理，具備抗噪音干擾能力。而且對(duì)于大小不同的目標(biāo)，和變化的供電電壓，做了靈敏度的補(bǔ)償。另外還具備標(biāo)準(zhǔn)的的內(nèi)部溫度補(bǔ)償，使得測(cè)量出來(lái)的距離數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，它是一款很不錯(cuò)的低成本解決方案。

然而，機(jī)器人光知道哪個(gè)方向有障礙物并不夠，還必須知道障礙物距離自己具體有多遠(yuǎn)，才好判斷下一步的行動(dòng)。這時(shí)我們就需要測(cè)距傳感器。

測(cè)距傳感器大多為非接觸式的，目前在個(gè)人機(jī)器人制作領(lǐng)域用得比較多的是紅外測(cè)距傳感器和超聲波測(cè)距傳感器兩種。超聲波測(cè)距傳感器也是一種很常見(jiàn)的測(cè)距傳感器，該傳感器檢測(cè)距離原理是向外發(fā)出超聲波，并接收來(lái)自物體反射的回波。通過(guò)結(jié)合接收回波的時(shí)間和波速，從而推測(cè)出物體的距離。由于超聲波在空氣中的速度與溫濕度有關(guān)，在比較精確的測(cè)量中，需把溫濕度的變化和其它因素考慮進(jìn)去。超聲波傳感器一般作用距離較短，普通的有效探測(cè)距離都在5-10m之間，但是會(huì)有一個(gè)小探測(cè)盲區(qū)，一般在幾十毫米。由于超聲傳感器的成本低，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，是移動(dòng)機(jī)器人中常用的傳感器。

再者，不同材料對(duì)聲波的反射或者吸引是不相同的，還有多個(gè)超聲傳感器之間有可能會(huì)互相干擾，這都是實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中需要考慮的。從原理上來(lái)講，沒(méi)有哪個(gè)傳感器是完美的，比方說(shuō)機(jī)器人面前是一塊完全透明的玻璃，那么采用紅外、激光雷達(dá)或視覺(jué)的方案，就可能因?yàn)楣饩€直接穿過(guò)玻璃導(dǎo)致檢測(cè)失?。焕绯暡y(cè)距，一般需要超聲陣列，而陣列之間的傳感器如果同時(shí)工作的話，會(huì)容易互相產(chǎn)生干擾，傳感器A發(fā)射的光波反射回來(lái)被傳感器B接收，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤，但是如果按照順序一個(gè)個(gè)工作，由于超聲波傳感器采樣的周期相對(duì)比較長(zhǎng)，會(huì)減慢整個(gè)采集的速度，對(duì)實(shí)時(shí)避障造成影響，這就要求從硬件的結(jié)構(gòu)到算法都必須設(shè)計(jì)好，盡可能提高采樣速度，減少傳感器之間的串?dāng)_。這時(shí)候就需要MaxBotix 系列人體測(cè)距傳感器 - MB1014這樣的超聲波傳感器來(lái)進(jìn)行障礙物的偵測(cè)。

人體測(cè)距傳感器MB1014專為行人和對(duì)象檢測(cè)而設(shè)計(jì)，在同一環(huán)境中允許多個(gè)傳感器同時(shí)運(yùn)行，并且很少或幾乎不會(huì)受到其他超聲波傳感器經(jīng)常發(fā)生的相互干擾影響。這款傳感器具有15.2cm~6.45m的檢測(cè)距離、2.5V~5.5V供電、2mA典型電流消耗、42KHz的工作頻率、極地的功耗、測(cè)量周期短等特點(diǎn)，非常適合多傳感器操作或電池供電系統(tǒng)，一旦收到命令開(kāi)始測(cè)距，即獲悉周?chē)h(huán)境。MB1014的主要特性是具備易于使用的邏輯（高/低）輸出、RS232格式串行輸出。

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