Роботизированное картографирование - Robotic mapping

Роботизированное картографирование это дисциплина, связанная с компьютерное зрение[1] и картография. Цель для автономный робот уметь построить (или использовать) карту (для использования на открытом воздухе) или поэтажный план (использование в помещении) и локализовать в нем себя и свои базы подзарядки или маяки. Роботизированное картографирование - это отрасль, которая занимается изучением и применением способности локализовать себя на карте / плане, а иногда и строить карту или план этажа с помощью автономного робота.

Слепого действия эволюционной формы может быть достаточно, чтобы сохранить жизнь некоторым животным. Для некоторых насекомые например, окружение не интерпретируется как карта, и они выживают только при срабатывании триггера. Чуть более проработанная стратегия навигации значительно расширяет возможности робота. Когнитивные карты позволяют планировать и использовать текущее восприятие, запомненные события и ожидаемые последствия.

Операция

У робота есть два источника информации: идиотский и аллотетический источники. В движении робот может использовать счисление такие методы, как отслеживание количества оборотов его колес; это соответствует идиотский источник и может дать абсолютное положение робота, но подвержен совокупной ошибке, которая может быстро расти.

В аллотетический источник соответствует датчикам робота, таким как камера, микрофон, лазер, лидар или сонар.[нужна цитата ] Проблема здесь "перцептивное искажение ". Это означает, что два разных места могут восприниматься как одно и то же. Например, в здании практически невозможно определить местоположение только с помощью визуальной информации, потому что все коридоры могут выглядеть одинаково.[2] Трехмерные модели окружающей среды робота могут быть созданы с использованием дальность изображения датчики[3] или 3D сканеры.[4][5]

Представление карты

Внутреннее представление карты может быть «метрическим» или «топологическим»:[6]

  • Метрическая структура является наиболее распространенной для людей и рассматривает двумерное пространство, в котором размещаются объекты. Объекты размещаются с точными координатами. Это представление очень полезно, но оно чувствительно к шуму, и трудно точно рассчитать расстояния.
  • Топологическая структура рассматривает только места и отношения между ними. Часто расстояния между местами запоминаются. Тогда карта является график, в котором узлы соответствуют местам, а дуги - путям.

Многие методы используют вероятностные представления карты, чтобы справиться с неопределенностью.

Существует три основных метода представления карт: карты свободного пространства, карты объектов и составные карты. В них используется понятие сетки, но разрешающая способность сетки может изменяться, так что она может становиться более тонкой там, где требуется большая точность, и более грубой, когда карта однородна.

Изучение карты

Изучение карты нельзя отделить от процесса локализации, и возникают трудности, когда ошибки локализации включаются в карту. Эту проблему обычно называют Одновременная локализация и отображение (ХЛОП).

Важная дополнительная задача - определить, находится ли робот в уже сохраненной части среды или никогда не посещался. Один из способов решить эту проблему - использовать электрические маяки, Связь ближнего поля (NFC), Wi-Fi, Видимая световая связь (VLC) и Li-Fi и блютуз. [7]

Планирование пути

Планирование пути является важным вопросом, поскольку он позволяет роботу добраться из точки А в точку Б. Алгоритмы планирования пути измеряются их вычислительной сложностью. Возможность планирования движения в реальном времени зависит от точности карты (или поэтажный план ), от локализации робота и от количества препятствий. Топологически проблема планирования пути связана с проблема кратчайшего пути поиска маршрута между двумя узлами в график.

Робот-навигация

Основная статья: Робот-навигация

Уличные роботы могут использовать GPS так же, как автомобильные навигационные системы.

Альтернативные системы могут использоваться с поэтажный план и маяки вместо карты для домашних роботов в сочетании с беспроводным оборудованием локализации.[8] Электрические маяки может помочь с дешевыми навигационными системами для роботов.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Фернандес-Мадригал, Хуан-Антонио (30 сентября 2012 г.). Одновременная локализация и отображение для мобильных роботов: введение и методы: введение и методы. IGI Global. ISBN  978-1-4666-2105-3.
  2. ^ Филлиа, Давид и Жан-Аркадий Мейер. "Картографическая навигация в мобильных роботах :: I. обзор стратегий локализации. "Исследование когнитивных систем 4.4 (2003): 243-282.
  3. ^ Йенсен, Бьорн и др. Лазерная съемка с помощью мобильных роботов: от оценки позы до 3D-моделей. ETH-Zürich, 2005, 2005.
  4. ^ Сурманн, Хартмут, Андреас Нюхтер и Иоахим Герцберг. "Автономный мобильный робот с 3D-лазерным дальномером для 3D-исследования и оцифровки внутренней среды. »Робототехника и автономные системы 45.3-4 (2003): 181-198.
  5. ^ Малик, Аамир Саид (30 ноября 2011 г.). Приложения для карт глубины и трехмерного изображения: алгоритмы и технологии: алгоритмы и технологии. IGI Global. ISBN  978-1-61350-327-0.
  6. ^ Трун, Себастьян. "Изучение метрическо-топологических карт для навигации мобильных роботов в помещении. »Искусственный интеллект 99.1 (1998): 21-71.
  7. ^ https://www.indooratlas.com/
  8. ^ «Автономная пассивная мобильная роботизированная система с поддержкой RFID для внутреннего позиционирования» (PDF). Получено 19 октября 2015.