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人工智慧賦能的自主移動機器人導航:感知、 規劃與基於學習的控制研究調查
作者
鄭中強
刊登日期:2026/08/01
摘要
隨著自主移動機器人 (AMR) 在智慧製造的快速普及,自主導航已成為AMR 的核心能力。本文探
討人工智慧導入自主移動機器人導航系統之發展趨勢,聚焦於感知、規劃與學習式控制三大核心模組。
傳統 AMR 導航多仰賴規則式與模型式方法,於動態與複雜場域中會有侷限。近年深度學習與強化學習技
術被引入導航本體架構,使機器人具備語意感知、學習式路徑規劃與端對端運動控制能力。本文透過系
統性文獻回顧,分析 AI 如何重塑導航流程,並整理多模態感測融合、神經代價地圖與強化學習控制等關
鍵技術,最後探討整合式 AI 導航架構之挑戰與未來發展方向。
Abstract
With the rapid popularization of autonomous mobile robots (AMRs) in smart manufacturing, autonomous
navigation has become a core capability of AMRs. This article explores the development trend of integrating
artificial intelligence into autonomous mobile robot navigation systems, focusing on three core modules: perception,
planning, and learning-based control. Traditional AMR navigation relies heavily on rule-based and model-
based methods, which have limitations in dynamic and complex environments. In recent years, deep learning
and reinforcement learning technologies have been introduced into navigation ontology architectures, enabling robots
to possess semantic perception, learning-based path planning, and end-to-end motion control capabilities. This
article analyzes how AI is reshaping the navigation process through a systematic literature review, summarizes
key technologies such as multimodal sensing fusion, neural cost mapping, and reinforcement learning control, and
finally discusses the challenges and future development directions of integrated AI navigation architectures.
前言
隨著智慧製造與智慧物流的快速發展,自主移動機器人已成為工業場域中不可或缺的關鍵設備。相較於依賴固定軌跡運行的自動導引車(Automated Guided Vehicle,AGV),自主移動機器人(Autonomous Mobile Robot,AMR)具備在未知與動態環境中自主定位、規劃路徑與即時避障的能力,而此能力的核心即在於其導航系統。
傳統導航架構多建立於同時定位與地圖構建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)、A-star(A*)演算法、動態視窗法(Dynamic Window Approach,DWA)與模型式控制等方法之上,於靜態或半結構化環境中表現穩定,但當場域複雜度提升、人機共存頻繁與動態障礙物增加時,這類規則式與模型式方法逐漸顯現參數調整困難、環境適應性不足與語意理解缺乏等限制。近年來,深度學習與強化學習等人工智慧技術開始導入導航本體架構,從感知、規劃到運動控制逐步取代傳統模組,使機器人具備環境理解、策略規劃與學習式控制能力。
本文以系統性文獻回顧方式,探討 AI 如何重塑 AMR 導航流程,並依感知、規劃與學習式控制三大核心模組進行分類分析,說明整合式 AI 導航架構之技術發展與未來趨勢。
背景介紹
一、自主移動機器人(AMR)
隨著智慧製造與智慧物流的發展,自主移動機器人(AMR)已逐漸取代傳統 AGV,成為工業場域中最具彈性的自主搬運載具。傳統 AGV 是一種能夠沿著已規劃路線自主行駛的運輸工具,以磁軌、QR code 等方式架設導航路徑,多應用於自動化物料搬運。與依賴固定軌跡與預設路徑的 AGV 不同,AMR 的核心能力在於其自主導航(Autonomous Navigation),搭載光達與相機等多種感測器,透過雷射、影像處理等技術,能在未知與動態環境中完成場域的地圖建置與定位,並利用演算法進行路徑規劃與即時避障,不再依賴固定路線,在使用上會比傳統的 AGV 更具有彈性。
在多數 AMR 系統中,導航功能通常建立於 Robot Operating System(ROS)生態系與其導航框架 Navigation2(Nav2)之上,此架構自早期行動機器人研究沿用至今,核心內容可分為建圖(Mapping)與定位(Localization)、全域路徑規劃(Global Planning)、局部規劃(Local Planning)及運動控制(Motion Control)。
DOI:10.30256/JIM.202608_(521).0011
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2026年08月號
(單篇費用:參考材化所定價)