← Назад в библиотеку Источник

 

 

Мобильный робот, навигации и управления: Учебный ример

Nicholas Roy, Gregory Dudek, Michael Daum

Research Centre for Intelligent Machines

McGill University

Монреаль, Квебек, Канада

Автор перевода: Горин Н.А.

 

Введение

 

Роботизированные системы (и, в частности, передвижные и автономные агенты) заключают в себе сложное взаимодействие вычислительных процессов, механических систем, датчиков и средств связи аппаратного обеспечения. Системная интеграция может представлять значительный трудности в построении реальной системы, поскольку аппаратные средства часто строятся вокруг удобства для дизайна, а не удобства интеграции системы. Тем не менее, для того, чтобы в роботе выполнялись необходимые функции, такие как навигация, локализация и разведка, различные подсистемы движения, датчиков и вычисления, должны быть объединены в одиночный, реализуемый блок. Наша группа изучает специфические проблемы в области вычислительного восприятия, в контексте мобильной робототехники. В частности, речь идет об окружающей среде, оценки положения робота и построение карт. Мы используем несколько мобильных платформ в различных условиях, которые мы будем контролировать одновременно из одного источника.

Методология

Чтобы поддержать эту работу, мы разработали многоуровневое программное обеспечение архитектура, которого улучшает модульный подход к проблеме, в дополнение к построению абстракции роботизированных систем (Дудек & Дженкин 1993). Наша архитектура включает в себя три программных слоя: на борту в реальном времени подсистемы, offboard аппаратно-ориентированные системы, абстрагированые от аппаратных средств зависимости и "клиент" процессы верхнего уровня. Эта абстракция позволяет разработать внешнее программное обеспечение для взаимодействия с любым имитированным роботом и окружающей средой или реального робота с датчиками. Реализация производится через сети, а также позволяет запускать программное обеспечение на удаленном оборудовании, тем самым реализуя использование специализированных аппаратных средств, доступных в сети. В результате необходимости моделирования дополнительно для контроля реального робота, мы разработали графическую среду для разработки алгоритмов и программного обеспечения для мобильной робототехники. Среда была разработана в результате осознания того, что прогресс в области мобильной робототехники влечет за собой переход от базовой реализации простых процедур, до разработки эффективной реализации алгоритмов. С учетом этих соображений мы построили интерфейс управления и разработали для мобильных устройств робототехники эксперименты, которые позволяют одному роботу контролировать и / или смоделировать с использованием любой комбинации тесты, как простого уровня автоматизации так и алгоритмов различного уровня сложности.

Реализация

В рамках конкурса AAAI, мы коснулись этой инфраструктуры путем быстрого построения множества клиентских процессов воплощающих задачи для конкретных целей согласования проблем планирования. Клиент обрабатывает группу простых сенсорных измерений в кластере, используемых для классификации областей отображение в соответствии с простой иерархии маркировки. Отсканировавши и следующие коридоры в окружающей среде, система проходит по открытому пространству или коридору с использованием набора простых эвристических систем управления. Наш программный инструмент позволяет прозрачно контролировать и имитировать несколько различных типов мобильных роботов. К тому же, наша работа предполагает использование различных сенсорных модальностей, например, сонар, лазер, тактильное зондирование (Roy, Дудек, & Freedman 1996) и видео изображение. Более того, мы разработали индивидуальные видео систему и большую дальность зондирования, название платформы – QUADRIS. Датчик QUADRIS может быть использован для дальнейшего уточнения гипотез о маркировке, полученных от сонара.

Долгосрочное развитие

Наши долгосрочные цели связаны с использованием инструментов для изучения вопросов пространственного представления и его исследования. В частности, мы выполнили позиционирование на основе изображения (Дудек & Zhang 1996), основанное на модели локализации и исследовательской работы (Маккензи & Дудек 1994), и топологическим представлением карты и разведки. Мы также работаем на расширение этой работы для совместного выполнения исследований мульти-роботов, с несколькими операторами, осуществляющих независимое изучение окружающего пространства и объединение геолого-разведочной пространственной информации (Roy & Дудек 1996).

Список литературы

  1. Dudek, G., and Jenkin, M. 1993. A multi-layer distributed development environment for mobile robotics. In Proceedings of the Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS-3), 542– 550. Pittsburgh, PA: IOS Press.
  2. Dudek, G., and Zhang, C. 1996. Vision-based robot localization without explicit object models. In Proc. International Conference of Robotics and Automation. Minneapolis, MN: IEEE Press.
  3. MacKenzie, P., and Dudek, G. 1994. Precise positioning using model-based maps. In Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation. San Diego, CA: IEEE Press.
  4. Roy, N., and Dudek, G. 1996. What to do when you’re lost at the zoo: Multi-robot rendezvous in unknown environments. CIM-96-900-1, McGill University.
  5. Roy, N.; Dudek, G.; and Freedman, P. 1996. Surface sensing and classification for efficient mobile robot navigation. In Proc. IEEE International Conference on Robotics and Automation. Minneapolis, MN: IEEE Press.