Робот-навигация

Для любого мобильного устройства важно ориентироваться в своей среде. Прежде всего, избегайте опасных ситуаций, таких как столкновения и небезопасные условия (температура, излучение, воздействие погоды и т. Д.), Но если у робота есть цель, относящаяся к конкретным местам в среде робота, она должна найти эти места. В этой статье будет представлен обзор навыков навигации и попытаться определить основные блоки роботизированной навигационной системы, типы навигационных систем и более подробно рассмотреть связанные с ней компоненты здания.

Навигация робота означает способность робота определять свое собственное положение в своей системе координат, а затем планировать путь к определенному местоположению цели. Чтобы ориентироваться в своей среде, робот или любое другое мобильное устройство требует представления, то есть карты среды и способности интерпретировать это представление.

Навигация можно определить как комбинацию трех фундаментальных компетенций:

Самолокализацию

Планирование маршрута
Составление карт и интерпретация карт

«Карта» в этом контексте обозначает любое взаимно однозначное отображение мира на внутреннее представление.

Локализация робота означает способность робота устанавливать свою собственную позицию и ориентацию в рамках системы координат. Планирование маршрута фактически является расширением локализации, поскольку оно требует определения текущего положения робота и положения местоположения цели, как в пределах той же системы координат, либо в координатах. Создание карты может быть в виде метрической карты или любых обозначений, описывающих местоположения в системе отсчета робота.

Навигация на основе зрения
Навигационная или оптическая навигационная система на основе Vision использует алгоритмы компьютерного зрения и оптические датчики, включая лазерный дальномер и фотометрические камеры с использованием матриц ПЗС, для извлечения визуальных функций, необходимых для локализации в окружающей среде. Тем не менее, существует множество методов навигации и локализации с использованием информации о видении, основными компонентами каждого из них являются:

представления об окружающей среде.
чувствительных моделей.
алгоритмы локализации.

Чтобы дать обзор навигации на основе видения и ее методы, мы классифицируем эти методы в области внутренней навигации и навигации на открытом воздухе.

Внутренняя навигация
Самый простой способ заставить робота перейти в местоположение цели – просто ориентировать его на это место. Это руководство может быть сделано по-разному: похоронить индуктивную петлю или магниты в полу, линии окраски на полу или поместить маяки, маркеры, штрих-коды и т. Д. В окружающую среду. Такие автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV) используются в промышленных сценариях для транспортных задач. Крытая навигация роботов возможна с помощью внутренних позиционирующих устройств на основе ИДУ.

Существует более широкое разнообразие внутренних навигационных систем. Основной ссылкой на внутренние и наружные навигационные системы является «Видение мобильной навигации роботов: обзор» Гильерме Н. Десуза и Авинаш К. Как.

AVM Navigator
AVM Navigator – это дополнительный модуль RoboRealm (плагин), который обеспечивает распознавание объектов и автономную навигацию роботов с использованием одной видеокамеры на роботе в качестве основного датчика для навигации.

Это возможно благодаря использованию алгоритма «Ассоциативная видеопамять» (AVM), основанного на многоуровневой декомпозиции матриц распознавания. Он обеспечивает распознавание изображений с низким коэффициентом ложной приемки (около 0,01%). В этом случае визуальная навигация – это всего лишь последовательность изображений (ориентиров) с соответствующими координатами, которые были запомнены внутри дерева АВМ во время обучения по маршруту. Навигационная карта представлена ​​в виде набора данных (таких как координаты X, Y и азимут), связанных с изображениями внутри дерева AVM. Когда робот видит изображения с камеры (метки), которые могут быть распознаны, он подтверждает свое текущее местоположение.

Навигатор создает путь от текущего местоположения до целевой позиции в виде цепочки путевых точек. Если текущая ориентация робота не указывает на следующую путевую точку, навигатор поворачивает тело робота. Когда робот достигает путевой точки, навигатор меняет направление на следующую путевую точку в цепочке и так далее до достижения целевого положения.

Наружная навигация
Некоторые недавние алгоритмы навигации на открытом воздухе основаны на сверточных нейронных сетях и машинных процессах и способны к точному выводу по очереди.

Автономные диспетчеры полетов
Типичные автономные летные контроллеры с открытым исходным кодом имеют возможность летать в полном автоматическом режиме и выполнять следующие операции;

Взлетите с земли и летите на определенную высоту
Летать на одну или несколько путевых точек
Орбита вокруг обозначенной точки
Вернуться в стартовую позицию
Спуститесь с определенной скоростью и высадите самолет

Бортовой диспетчер полета использует GPS для навигации и стабилизированного полета, и часто используют дополнительные спутниковые системы дополнений (SBAS) и датчик абсолютного давления (барометрического давления).