Mapowanie zrobotyzowane - Robotic mapping

Mapowanie robotyczne to dyscyplina związana z wizją komputerową i kartografią . Celem autonomicznego robota jest możliwość skonstruowania (lub użycia) mapy (do użytku na zewnątrz) lub planu piętra (do użytku w pomieszczeniach) oraz zlokalizowania w nim swoich baz ładujących lub lamp ostrzegawczych. Noga robota to gałąź, która zajmuje się badaniem i zastosowaniem umiejętności lokalizowania się na mapie / planie, a czasami konstruowaniem mapy lub planu piętra przez autonomicznego robota.

Ewolucyjnie ukształtowane ślepe działanie może wystarczyć do utrzymania niektórych zwierząt przy życiu. Na przykład dla niektórych owadów środowisko nie jest interpretowane jako mapa i przeżywają one tylko z wyzwalaną reakcją. Nieco bardziej rozbudowana strategia nawigacji radykalnie zwiększa możliwości robota. Mapy poznawcze umożliwiają planowanie i wykorzystanie aktualnych spostrzeżeń, zapamiętanych wydarzeń i oczekiwanych konsekwencji.

Operacja

Robot ma dwa źródła informacji: idiotetyczne i alotetyczne . W ruchu robot może korzystać z metod obliczeniowych , takich jak śledzenie liczby obrotów swoich kół; odpowiada to idiotycznemu źródłu i może dać absolutną pozycję robota, ale jest narażone na skumulowany błąd, który może szybko rosnąć.

Allothetic źródło odpowiada czujników robota, jak kamera, mikrofon, laser , LIDAR lub sonaru . Problemem jest tutaj „ aliasowanie percepcyjne ”. Oznacza to, że dwa różne miejsca można postrzegać jako to samo. Na przykład w budynku prawie niemożliwe jest określenie lokalizacji wyłącznie na podstawie informacji wizualnych, ponieważ wszystkie korytarze mogą wyglądać tak samo. Trójwymiarowe modele środowiska robota można generować za pomocą czujników obrazowania zasięgu lub skanerów 3D .

Reprezentacja mapy

Mapa może mieć charakter „metryczny” lub „topologiczny”:

  • Ramy metryczne są najczęściej spotykane u ludzi i uwzględniają dwuwymiarową przestrzeń, w której umieszczane są obiekty. Obiekty są umieszczane z dokładnymi współrzędnymi. Ta reprezentacja jest bardzo przydatna, ale jest wrażliwa na szum i trudno jest dokładnie obliczyć odległości.
  • Ramy topologiczne uwzględniają tylko miejsca i relacje między nimi. Często zapisywane są odległości między miejscami. Mapa jest wtedy grafem , w którym węzły odpowiadają miejscom, a łuki odpowiadają ścieżkom.

Wiele technik wykorzystuje probabilistyczne reprezentacje mapy, aby poradzić sobie z niepewnością.

Istnieją trzy główne metody reprezentacji map, tj. Mapy wolnej przestrzeni, mapy obiektów i mapy złożone. Wykorzystują one pojęcie siatki, ale pozwalają na zmianę rozdzielczości siatki, dzięki czemu może ona stać się drobniejsza, gdy potrzebna jest większa dokładność, a bardziej zgrubna, gdy mapa jest jednorodna.

Uczenie się mapy

Uczenia się mapy nie można oddzielić od procesu lokalizacji, a gdy do mapy zostaną włączone błędy lokalizacji, pojawia się trudność. Ten problem jest powszechnie określany jako Jednoczesna lokalizacja i mapowanie (SLAM).

Ważnym dodatkowym problemem jest ustalenie, czy robot znajduje się w części środowiska już przechowywanego, czy też nigdy nie był odwiedzany. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest użycie elektrycznych lamp ostrzegawczych , komunikacji w pobliżu pola (NFC), Wi-Fi , komunikacji w świetle widzialnym (VLC) oraz Li-Fi i Bluetooth .

Planowanie trasy

Planowanie ścieżki jest ważną kwestią, ponieważ umożliwia robotowi przejście z punktu A do punktu B. Algorytmy planowania ścieżki są mierzone na podstawie ich złożoności obliczeniowej. Wykonalność planowania ruchu w czasie rzeczywistym zależy od dokładności mapy (lub planu piętra ), lokalizacji robota i liczby przeszkód. Topologicznie, problem planowania ścieżki jest powiązany z problemem najkrótszej ścieżki znajdowania trasy między dwoma węzłami na grafie .

Nawigacja robotów

Roboty outdoorowe mogą wykorzystywać GPS w podobny sposób jak samochodowe systemy nawigacyjne .

Alternatywne systemy mogą być używane z planami pięter i lampami ostrzegawczymi zamiast map dla robotów wewnętrznych, w połączeniu z lokalizacją sprzętu bezprzewodowego. Latarnie elektryczne mogą pomóc w tanich systemach nawigacji robotów.

Zobacz też

Bibliografia