Роботизированное картографирование
Дисциплина, связанная с компьютерным зрением и картографией

Роботизированное картографирование — это дисциплина, связанная с компьютерным зрением [1] и картографией . Цель автономного робота — иметь возможность построить (или использовать) карту (использование вне помещений) или план этажа (использование в помещении) и локализовать себя и свои подзарядные базы или маяки на ней. Роботизированное картографирование — это отрасль, которая занимается изучением и применением способности локализовать себя на карте/плане, а иногда и строить карту или план этажа автономным роботом .

Эволюционно сформированное слепое действие может быть достаточным для сохранения жизни некоторых животных. Например, для некоторых насекомых окружающая среда не интерпретируется как карта, и они выживают только с помощью срабатывающей реакции. Немного более сложная навигационная стратегия значительно расширяет возможности робота. Когнитивные карты позволяют планировать возможности и использовать текущие восприятия, запомненные события и ожидаемые последствия.

Операция

Робот имеет два источника информации: идиотетический и аллотетический . Во время движения робот может использовать методы точного счисления , такие как отслеживание числа оборотов его колес; это соответствует идиотетическому источнику и может дать абсолютное положение робота, но оно подвержено кумулятивной ошибке, которая может быстро расти.

Аллотетический источник соответствует датчикам робота, таким как камера, микрофон, лазер , лидар или сонар . [ требуется ссылка ] Проблема здесь в «перцептивном наложении». Это означает, что два разных места могут восприниматься как одно и то же. Например, в здании практически невозможно определить местоположение исключительно с помощью визуальной информации, потому что все коридоры могут выглядеть одинаково. [2] Трехмерные модели среды робота могут быть созданы с использованием датчиков дальномерного изображения [3] или 3D-сканеров . [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 она размещает объекты. Объекты размещаются с точными координатами. Это представление очень полезно, но чувствительно к шуму и трудно точно рассчитать расстояния.
  • Топологическая структура рассматривает только места и отношения между ними. Часто расстояния между местами сохраняются. Карта тогда представляет собой граф , в котором узлы соответствуют местам, а дуги соответствуют путям.

Многие методы используют вероятностные представления карты для управления неопределенностью.

Существует три основных метода представления карт, т. е. карты свободного пространства, объектные карты и составные карты. Они используют понятие сетки, но позволяют варьировать разрешение сетки, чтобы она могла становиться тоньше там, где требуется большая точность, и грубее там, где карта однородна.

Изучение карты

Изучение карты невозможно отделить от процесса локализации, и возникает трудность, когда ошибки локализации включаются в карту. Эту проблему обычно называют одновременной локализацией и картографированием (SLAM).

Важной дополнительной проблемой является определение того, находится ли робот в части среды, которая уже сохранена или никогда не посещалась. Одним из способов решения этой проблемы является использование электрических маяков , ближней связи (NFC), WiFi , связи в видимом свете (VLC) и Li-Fi и Bluetooth . [7]

Планирование пути

Планирование пути является важной проблемой, поскольку оно 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 плана этажа ), локализации робота и количества препятствий. Топологически проблема планирования пути связана с задачей поиска кратчайшего пути между двумя узлами в графе .

Навигация робота

Уличные роботы могут использовать GPS аналогично автомобильным навигационным системам .

Альтернативные системы могут использоваться с планом этажа и маяками вместо карт для внутренних роботов, в сочетании с беспроводным оборудованием локализации. [8] Электрические маяки могут помочь в дешевых навигационных системах роботов.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Фернандес-Мадригал, Хуан-Антонио (30 сентября 2012 г.). Одновременная локализация и картографирование для мобильных роботов: Введение и методы: Введение и методы. IGI Global. ISBN 978-1-4666-2105-3.
  2. ^ Филлиат, Дэвид и Жан-Аркадий Мейер. «Картографическая навигация в мобильных роботах: I. обзор стратегий локализации». Cognitive Systems Research 4.4 (2003): 243-282.
  3. ^ Йенсен, Бьёрн и др. Лазерная дальномерная визуализация с использованием мобильных роботов: от оценки позы до 3D-моделей. ETH-Zürich, 2005, 2005.
  4. ^ Surmann, Hartmut, Andreas Nüchter и Joachim Hertzberg. «Автономный мобильный робот с 3D-лазерным дальномером для 3D-исследования и оцифровки внутренних помещений». Robotics and Autonomous Systems 45.3-4 (2003): 181-198.
  5. ^ Малик, Аамир Саид (30 ноября 2011 г.). Приложения для создания карт глубины и 3D-изображений: алгоритмы и технологии: алгоритмы и технологии. IGI Global. ISBN 978-1-61350-327-0.
  6. ^ Трун, Себастьян . «Изучение метрико-топологических карт для навигации мобильных роботов в помещениях». Искусственный интеллект 99.1 (1998): 21-71.
  7. ^ «Ваш партнер в создании интеллектуальных внутренних пространств». IndoorAtlas .
  8. ^ "Автономная пассивная мобильная роботизированная система с поддержкой RFID для позиционирования в помещении" (PDF) . Получено 19 октября 2015 г.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Robotic_mapping&oldid=1260826261"