考纲分析

Part 1

腿式机器人
- 点接触静步，至少需要4条腿；若同时移动两条腿则总共需要6条腿
- 步态是指机器人的每条腿按一定的顺序和轨迹的运动过程（the distinct sequence of lift and release events of the individual legs）
- k 条腿机器人步态数
- 能耗大于轮式机器人
空中机器人有比空气轻（LTA）和比空气重（HTA）两种

运动学是物理学的一个分支，在经典力学中发展起来，描述点、物体和物体系统的运动，而不考虑导致它们运动的力
运动学坐标：Global 下标为 I，Local 下标为 R
常见轮子种类与应用
- 标准轮：广泛应用于自行车、汽车等交通工具
- 小脚轮：常用于需要轻便、快速移动的设备，如电动车、滑板车、购物车
- 瑞典轮：常用于全向移动机器人，如天王星（Uranus）机器人
- 球形轮：早期鼠标的重要部件之一。在机器人领域，球形轮可用于构建全向运动系统
标准轮约束方程

⚠ 注意此处沿机器人方向建立全局坐标系

传感器分类：
- Proprioceptive/exteroceptive（本体感受/外部感受）
- Passive/active（无源/有源）
常见无源：红外、压电
激光传感器与相机优劣势分析
- 激光：精度高，响应快，抗干扰能力强，但对物体表面特性敏感，测量范围有限，价格较高
- 相机：能获取丰富的视觉信息，价格较低，但测量精度低，易受环境光影响，数据处理算法复杂
传感器基本特性：分辨率，线性度，带宽，灵敏度，交叉灵敏度，误差，准确性，精确度，系统误差，随机误差
常见测距仪及其原理：
- 光学编码器：通过脉冲频率确定旋转速度
- 指南针：地磁场
- 陀螺仪：角动量守恒
- 加速度计：牛顿定律+电容
- IMUs（惯性测量单元）：集成加速度计、陀螺仪等传感器
- GPS：卫星信号定位
直线提取特征的三个主要问题：
- 有几条线？
- 哪些点属于哪条线？
- 给定属于一条直线的点，如何估计直线参数？
主要提取方法：分裂-合并法（对初始划分敏感，计算量大），直线回归法（对异常值敏感），增量法（误差积累），期望最大化（EM），霍夫变换（基于投票），随机抽样一致性（RANSAC）

常见的四种表示方法：
- 点云，存储要求高
- 栅格，可用 AStar 规划路径，可用四/八叉树（面向二/三维空间）降低存储空间
- 特征，几何特征明显
- 拓扑，点+线，路径规划快，但节点稀疏，可能导致定位错误
定位问题分类：位置跟踪、全局定位（初始位置未知）、绑架机器人问题（极端相似）
位置更新的2个步骤：预测更新（本体感知推断）、感知更新（外部感知矫正）