一般說來，讓機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)世界中自主行動(dòng)是一件很困難的事情，機(jī)器人難以在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中進(jìn)行自主導(dǎo)航和交互。
能夠處理人類世界所有復(fù)雜問題的工程系統(tǒng)是很難的，從非線性動(dòng)力學(xué)、部分可觀測性到不可預(yù)知的地形和傳感器故障，機(jī)器人特別容易受到墨菲定律的影響：一切可能出錯(cuò)的事物最終都會(huì)出錯(cuò)。我們的解決方式并不是通過編碼機(jī)器人以應(yīng)對可能遇到的每個(gè)情景，相反，我們選擇接受可能產(chǎn)生的各種失敗，并讓機(jī)器人從中學(xué)習(xí)。從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)控制策略是有利的，因?yàn)榕c手動(dòng)控制器不同的是，學(xué)習(xí)控制器可以通過更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行適應(yīng)和改進(jìn)。因此，盡管機(jī)器人雖然會(huì)失敗，但是下一次遇到類似的情況時(shí)，已學(xué)習(xí)過的控制器便有可能修正它的錯(cuò)誤。為了處理現(xiàn)實(shí)世界中任務(wù)的復(fù)雜性，當(dāng)前基于學(xué)習(xí)的方法通常使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一種強(qiáng)大但非數(shù)據(jù)有效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；這些基于反復(fù)摸索的學(xué)習(xí)器往往會(huì)經(jīng)歷多次失敗。當(dāng)代深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法的樣本無效性往往是現(xiàn)實(shí)世界中利用學(xué)習(xí)型方法的主要瓶頸之一。
機(jī)器人的“眼睛”和“腦袋”
要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主行走，就必須讓機(jī)器人擁有明亮的“雙眼”和健全的“小腦”。
自主定位導(dǎo)航技術(shù)的重要突破口——SLAM技術(shù)
自主行走需要機(jī)器人有聰明的“小腦”。SLAM技術(shù)是自主定位導(dǎo)航技術(shù)的重要突破口。
SLAM是同步定位與地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization And Mapping)的縮寫，機(jī)器人自主定位導(dǎo)航技術(shù)中包括定位、地圖創(chuàng)建與路徑規(guī)劃（運(yùn)動(dòng)控制），而SLAM本身只是完成機(jī)器人的定位和地圖創(chuàng)建。相比較而言，SLAM更像是一個(gè)概念而不是一個(gè)算法，它本身包含許多步驟，其中的每一個(gè)步驟均可以使用不同的算法實(shí)現(xiàn)。
和人類繪制地圖一樣銀行機(jī)器人，機(jī)器人描述環(huán)境、認(rèn)識(shí)環(huán)境的過程主要就是依靠地圖。它利用環(huán)境地圖來描述其當(dāng)前環(huán)境信息，并隨著使用的算法與傳感器差異采用不同的地圖描述形式。
機(jī)器人學(xué)中地圖的表示方法有四種：柵格地圖、特征地圖、直接表征法以及拓?fù)涞貓D。在機(jī)器人技術(shù)中，SLAM的地圖構(gòu)建通常指的是建立與環(huán)境幾何一致的地圖。
在機(jī)器人實(shí)時(shí)定位時(shí)，由于通過機(jī)器人運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的機(jī)器人位置信息會(huì)有較大的誤差，我們還需要使用測距單元得到的周圍環(huán)境信息更正機(jī)器人的位置。
傳感器
這時(shí)候銀行機(jī)器人，就需要機(jī)器人有一雙“慧眼”了。
毫米波傳感器的工作方式：
當(dāng)有人在毫米波傳感器前面行走時(shí)，會(huì)在傳感器中形成多個(gè)反射點(diǎn)，根據(jù)傳感器的反饋，利用常用的機(jī)器人操作系統(tǒng)可視化（RVIZ）工具就可以將檢測到的點(diǎn)繪制成3D圖像。
這種點(diǎn)云圖像只需1/4秒就能將所有點(diǎn)云匯聚并顯示，通過收集到的點(diǎn)的密度就能夠準(zhǔn)確直觀地反映出腿部和手臂的運(yùn)動(dòng)情形，并將此種運(yùn)動(dòng)情景歸類為人體運(yùn)動(dòng)。
移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)通過毫米波傳感器檢測到的物體點(diǎn)信息可以精確地繪制房間內(nèi)的障礙物，同時(shí)，還能利用識(shí)別的自由空間進(jìn)行自主規(guī)劃路徑和導(dǎo)航。
如下圖所示，配備有毫米波傳感器的機(jī)器人通過掃描部分區(qū)域，并檢測區(qū)域中的靜止障礙物，能夠準(zhǔn)確地形成該區(qū)域中障礙物位置的3D模型圖。通過這張3D模型圖，移動(dòng)機(jī)器人在自主導(dǎo)航到達(dá)特定目的地的過程中精準(zhǔn)地避開靜止的障礙物，也包括闖入機(jī)器人行駛路徑的動(dòng)態(tài)障礙物。
