Nowatorska technika nawigowania robotów

Nowatorska technika nawigowania robotów

Naukowcy z European Centre for Soft Computing oraz UPM Facultad de Informática opracowali bazującą na przeciwieństwach technikę tworzenia map dla mobilnych robotów. Technika ta może pomóc udoskonalić obecne systemy nawigacji robotów, a do tego wykorzystywane w niej niedrogie czujniki ultradźwiękowe są elementem wyposażenia każdego niemalże robota i generują mniejszą ilość danych do przetworzenia.

Prowadzone przez Sergio Guadarramae z European Centre for Soft Computing oraz Antonio Ruiza z Universidad Politécnica de Madrid's Facultad de Informática, badania skupiają się wokół tworzenia mapy. Czynność ta jest nieodzownym elementem samodzielnej nawigacji. Robot eksploruje nieznane środowisko i rysuje przy tym jego mapę. A zanim ja stworzy, do unikania przeszkód wykorzystuje czujniki.

Najczęściej wykorzystywanymi w samodzielnej nawigacji rodzajami czujników są: wizyjne oraz położenia. Pomimo, iż czujniki wizyjne są w stanie zarejestrować znacznie więcej danych, naukowcy wykorzystali czujniki położenia, a w szczególności ultradźwiękowe, które są wprawdzie mniej precyzyjne, ale pomimo tego pozwalają na tworzenie precyzyjnych map.

Po zarejestrowaniu położenia, robot musi nanieść odległości do przeszkód na mapę. Do tworzenia mapy wykorzystywane są chmury punktów, gdyż mniej precyzyjne dane z czujników uniemożliwiają rysowanie prostych linii czy pojedynczych punktów. Pomimo tego powstała mapa jest dla robota dostatecznie precyzyjna. W efekcie, przeszkoda może zostać zarejestrowana z jednego punktu, a z drugiego nie. W ten sposób powstaje sprzeczna informacja o tym, że przeszkoda równocześnie jest i nie ma.

Rozwiązanie opiera się na znaczeniu antonimów ‘wolny’ i ‘zajęty’, a inspirowane jest matematyką słów oraz obliczeniową teorią percepcji, stworzonymi przez by L.A. Zadeh z University of California w Berkeley. W nowym rozwiązaniu przestrzenie zajęte i wolne nie uzupełniają się wzajemnie, ale stanowią parę przeciwieństw.

Na przykład, możemy stwierdzić, że zajęta przestrzeń nie jest wolna, ale nie możemy stwierdzić, że wolna przestrzeń jest pusta. Może ona być nierozpoznana albo niejednoznaczna, gdyż robot dysponuje ograniczona liczba informacji.

Sposób, w jaki robot jest w stanie podejmować decyzje dotyczące dwóch rodzajów nierozpoznanych przestrzeni: przestrzeni nieznanych ze względu na sprzeczność informacji oraz przestrzeni nieznanych, bo jeszcze niezbadanych. Dzięki temu robot ostrożnie porusza się po niepewnym terenie i eksploruje nieznany. Mapa tworzona jest w oparciu o zasady językowe, jak: ‘jeśli zmierzona odległość jest krótka, załóż, że poziom pewności pomiaru jest wysoki’, albo ‘jeśli przeszkoda została zaobserwowana kilka razy, rośnie pewność, że jest tam naprawdę’, gdzie ‘krótki’, ‘wysoki’ oraz ‘kilka’ to zbiory rozmyte w myśl teorii zbiorów rozmytych.

W porównaniu z innymi metodami, ta pozwala lepiej uchwycić kształt murów oraz otwartych przestrzeni, a przy tym zawiera mniej błędów związanych danymi z czujnika.

(lk)