Sensor texnologiyasi, aqlli texnologiya va hisoblash texnologiyasi doimiy ravishda takomillashib borganda, aqlli mobil robot ishlab chiqarish va hayotda inson rolini o'ynashi mumkin bo'ladi. Xo'sh, mobil robotlarni joylashtirish texnologiyasining asosiy jihatlari nimada? Xulosaga kelsak, hozirgi vaqtda mobil robotlarda asosan shu beshta joylashishni aniqlash texnologiyasi mavjud.
Mobil robot uchun ultratovushli navigatsiya va joylashishni aniqlash texnologiyasi
Ultrasonik navigatsiya va joylashishni aniqlash printsipi ham lazer va infraqizilga o'xshaydi. Odatda, ultratovush to'lqini ultratovush sensori uzatuvchi probidan chiqariladi va ultrasonik to'lqin muhitda to'siqlarga duch kelganda qabul qiluvchi qurilmaga qaytadi.
O'z -o'zidan uzatiladigan ultratovushli aks ettirish signalini qabul qilish va ultratovushli uzatish va aks -sado qabul qilishning vaqt farqiga va tarqalish tezligiga qarab tarqalish masofasini hisoblash orqali to'siqdan robotgacha bo'lgan masofani olish mumkin, ya'ni formulasi bor. : S=TV / 2, bunda T - ultratovushli uzatish va qabul qilish o'rtasidagi vaqt farqi; V - muhitda tarqaladigan ultratovush to'lqinlarining to'lqin tezligi.
Albatta, ko'plab mobil robotlar navigatsiya va joylashishni aniqlash texnologiyasida alohida uzatuvchi va qabul qiluvchi qurilmalardan foydalanadilar. Ekologik xaritada bir nechta qabul qiluvchi qurilmalar joylashtirilgan va mobil robotga uzatuvchi zondlar o'rnatilgan.
Mobil robotlarning navigatsiyasi va joylashuvida ultratovushli sensorlarning nuqsonlari, masalan, ko'zgu aks etishi va nur burchagi cheklanganligi sababli, atrof -muhit haqidagi ma'lumotni to'liq olish qiyin. Shu sababli, bir nechta sensorlardan tashkil topgan ultratovushli sensorli tizim odatda mos keladigan muhit modelini o'rnatish uchun ishlatiladi, Sensor tomonidan to'plangan ma'lumotlar ketma -ket aloqa orqali mobil robotni boshqarish tizimiga uzatiladi. Keyin boshqaruv tizimi yig'ilgan signal va o'rnatilgan matematik modelga mos keladigan ma'lumotlarni qayta ishlash uchun ma'lum bir algoritmni qabul qiladi va robotning joylashuvi haqida ma'lumot olish mumkin.
Arzon narx, tezkor ma'lumot olish tezligi va yuqori aniqlikdagi afzalliklari tufayli ultratovush sensori uzoq vaqt mobaynida mobil robotning navigatsiyasi va joylashuvida keng qo'llanilgan. Bundan tashqari, u atrof-muhit ma'lumotlarini yig'ishda murakkab tasvir texnologiyasiga muhtoj emas, shuning uchun u tez tezlikda va real vaqtda yaxshi ishlashga ega.
Mobil robotning vizual navigatsiyasi va joylashishni aniqlash texnologiyasi
Vizual navigatsiya va joylashishni aniqlash tizimida mahalliy ko'rishga asoslangan robotga avtomobil kamerasini o'rnatishning navigatsiya rejimi uyda va chet elda keng qo'llaniladi. Ushbu navigatsiya rejimida boshqaruv moslamalari va sezish moslamalari robot korpusiga yuklanadi va tasvirni tanib olish va yo'lni rejalashtirish kabi yuqori darajadagi qarorlar bort boshqaruv kompyuteri tomonidan bajariladi.
Vizual navigatsiya va joylashishni aniqlash tizimiga asosan quyidagilar kiradi: kamera (yoki CCD tasvir sensori), video signallarni raqamlashtirish uskunalari, DSP -ga asoslangan tez signalli protsessor, kompyuter va uning tashqi qurilmalari va boshqalar. Hozirgi vaqtda ko'plab robot tizimlari CCD tasvir sensorlaridan foydalanadi. Asosiy element - bu silikon tasvir elementlari qatori. Fotosensitiv elementlar va zaryad uzatish moslamalari substratda tuzilgan. Zaryadlarni ketma-ket o'tkazish orqali bir vaqtning o'zida bir nechta pikselli video signallari vaqtni ajratish va ketma-ketlikda chiqariladi. Masalan, CCD CCD sensori tomonidan yig'ilgan tasvirning o'lchamlari 32 × 32 dan 1024 × 1024 pikselgacha bo'lishi mumkin.
Vizual navigatsiya va joylashishni aniqlash tizimining ishlash printsipi robot atrofidagi muhitni optik tarzda qayta ishlashdan iborat. Birinchidan, kamera tasvir ma'lumotlarini yig'ish, to'plangan ma'lumotlarni siqish va keyin uni neyron tarmoq va statistik usullardan tashkil topgan o'quv quyi tizimiga qaytarish uchun ishlatiladi, so'ngra o'quv quyi tizimi yig'ilgan tasvir ma'lumotlarini robotning haqiqiy holati bilan bog'laydi. robotning avtonom navigatsiyasi va joylashishni aniqlash funktsiyasini bajarish.
global joylashishni aniqlash tizimi
Hozirgi vaqtda aqlli robotli navigatsiya va joylashishni aniqlash texnologiyasini qo'llashda psevdo diapazonli differentsial dinamik joylashishni aniqlash usuli qabul qilingan. Malumot qabul qiluvchisi va dinamik qabul qilgich to'rtta GPS sun'iy yo'ldoshini birgalikda kuzatish uchun ishlatiladi va ma'lum bir algoritmga muvofiq robotning uch o'lchovli joylashuv koordinatalarini ma'lum vaqt va vaqtda olish mumkin. Differentsial dinamik joylashishni aniqlash sun'iy yo'ldosh xatolarini yo'q qiladi. Yo'naltiruvchi stantsiyadan 1000 km uzoqlikdagi foydalanuvchilar uchun u sun'iy yo'ldosh soati va troposfera xatosini bartaraf qilishi mumkin, shuning uchun u dinamik joylashishni aniqlash aniqligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Biroq, mobil navigatsiyada, mobil GPS -qabul qiluvchining joylashishni aniqlash aniqligiga yo'ldosh signalining holati va yo'l muhiti, shuningdek, soat xatosi, tarqalish xatosi, qabul qiluvchining shovqini va boshqa ko'plab omillar ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun GPS navigatsiyasining joylashishni aniqlash aniqligi va ishonchliligi past. Shuning uchun magnit kompas va optik kodli disk va navigatsiya uchun GPS ma'lumotlari. Bundan tashqari, GPS -navigatsiya tizimi yopiq yoki suv osti robotli navigatsiya va yuqori aniqlikdagi robot tizimlari uchun mos emas.
Mobil robot uchun optik akslantirish navigatsiyasi va joylashishni aniqlash texnologiyasi
Oddiy optik akslantirish navigatsiyasi va joylashishni aniqlash usuli asosan masofani o'lchash uchun lazer yoki infraqizil sensordan foydalanadi. Ham lazer, ham infraqizil navigatsiya va joylashishni aniqlash uchun nurni aks ettirish texnologiyasidan foydalanadi.
Lazerli global joylashishni aniqlash tizimi odatda lazer aylanish mexanizmi, ko'zgu, fotoelektrik qabul qilish qurilmasi va ma'lumotlarni yig'ish va uzatish qurilmasidan iborat.
Ish paytida lazer aylanadigan oynali mexanizm orqali tashqariga chiqariladi. Orqa reflektordan tashkil topgan yo'l belgisi skanerlanganda, aks ettirilgan yorug'lik fotoelektr qabul qilgich tomonidan aniqlovchi signal sifatida qayta ishlanadi, ma'lumotlarni yig'ish dasturini ishga tushiradi, aylanadigan mexanizmning diskdagi ma'lumotlarini o'qiladi (nishonning o'lchangan burchak qiymati). va keyin uni aloqa orqali ma'lumotlarni qayta ishlash uchun yuqori kompyuterga yuboring, Ma'lum pozitsiya va yo'l belgisining aniqlangan ma'lumotlariga ko'ra, yo'l belgisi koordinatalari tizimidagi sensorning hozirgi holati va yo'nalishini hisoblash mumkin. keyingi navigatsiya va joylashishni aniqlash maqsadi.
Lazer diapazoni tor nurli, yaxshi parallellik, kichik tarqoqlik va yuqori diapazonli aniqlik afzalliklariga ega, lekin atrof -muhit omillari ham uni juda bezovta qiladi. Shuning uchun, lazer diapazonidan foydalanganda yig'ilgan signalni qanday ajratish katta muammo. Bundan tashqari, lazer diapazonida ko'r -ko'rona joylar mavjud, shuning uchun navigatsiya va joylashishni faqat lazer yordamida amalga oshirish qiyin, sanoat qo'llanmalarida, odatda, sanoat maydonini aniqlanish oralig'ida, masalan, quvur yoriqlarini aniqlashda ishlatiladi.
Infraqizil sezish texnologiyasi tez -tez robot qo'li sirtini qoplaydigan va ish paytida duch keladigan turli xil narsalarni aniqlay oladigan robot&sezgir teri&katta maydonini hosil qilish uchun ko'p qirrali robot to'siqlardan qochish tizimida ishlatiladi. robot qo'l.
Oddiy infraqizil datchik infraqizil nurni chiqaradigan qattiq nurli diodni va qabul qiluvchi sifatida ishlatiladigan qattiq holli fotodiodni o'z ichiga oladi. Modulyatsiyalangan signal infraqizil nur chiqaruvchi naycha orqali uzatiladi va infraqizil fotosensitiv naycha nishon tomonidan aks ettirilgan infraqizil modulyatsiyalangan signalni oladi. Atrof -muhit infraqizil nurlarining aralashuvini bartaraf etish signal modulyatsiyasi va maxsus infraqizil filtr bilan kafolatlanadi. VO chiqish signali aks ettirilgan yorug'lik intensivligining kuchlanish chiqishini bildirsin, keyin VO - prob va ishlov beriladigan qism orasidagi masofaning funktsiyasi: VO=f (x, P), bu erda p - ishlov beriladigan qismning aks ettirish koeffitsienti. P sirt rangi va nishonning pürüzlülüğü bilan bog'liq. X - prob va ishlov beriladigan qism orasidagi masofa.
Agar ishlov beriladigan qism bir xil p qiymatiga ega bo'lsa, X va VO birma -bir mos keladi. X ni har xil nishonlarning yaqinligini o'lchash bo'yicha eksperimental ma'lumotlarni interpolatsiya qilish orqali olish mumkin. Shunday qilib, robotning maqsadli ob'ektdan joylashishini infraqizil datchik yordamida o'lchash mumkin, so'ngra mobil robotni boshqa axborotni qayta ishlash usullari yordamida boshqarish va joylashtirish mumkin.
Infraqizil sensorlar joylashuvi yuqori sezuvchanlik, oddiy tuzilish va past narxning afzalliklariga ega bo'lsa -da, ularning yuqori burchakli o'lchamlari va past masofali o'lchamlari tufayli, ular tez -tez yaqinlashib kelayotgan yoki to'satdan harakatlanish to'siqlarini aniqlash uchun mobil robotlarda yaqinlik sensori sifatida ishlatiladi. robot odamlar uchun favqulodda vaziyatlarda to'siqlarni to'xtatishi.
Slam texnologiyasi
Sanoatning etakchi xizmat ko'rsatuvchi robot korxonalarining ko'pchiligi slam texnologiyasini qabul qilishadi. Slam texnologiyasi nima? Qisqacha aytganda, slam texnologiyasi noma'lum muhitda robotlarni joylashtirish, xaritalash va yo'llarni rejalashtirishning butun jarayonini anglatadi.
Slam (bir vaqtning o'zida lokalizatsiya va xaritalash), 1988 yilda taklif qilinganligi sababli, asosan robotlarning harakatlanishini o'rganish uchun ishlatiladi. Lidar kabi asosiy sensorlar bilan jihozlangan to'liq noma'lum ichki muhit uchun, slam texnologiyasi robotga ichki muhit xaritasini tuzishga yordam beradi va robotga mustaqil yurishga yordam beradi.
SLAM muammosini quyidagicha ta'riflash mumkin: robot noma'lum muhitda noma'lum pozitsiyadan harakat qila boshlaydi, joylashuvni aniqlash va sensor ma'lumotlariga ko'ra o'zini topadi va bir vaqtning o'zida qo'shimcha xaritani tuzadi.
Slam texnologiyasini qo'llash usullari asosan vSLAM, WiFi slam va lidar slamni o'z ichiga oladi.
1. VSLAM (vizual SLAM)
Bu ichki muhitda kamera va Kinect kabi chuqurlikdagi kameralar bilan navigatsiya va kashfiyotni anglatadi. Uning ishlash printsipi - robot atrofidagi optik ishlov berish. Birinchidan, kamera tasvir ma'lumotlarini yig'ish, to'plangan ma'lumotlarni siqish, so'ngra uni neyron tarmog'i va statistik usullardan tashkil topgan o'quv quyi tizimiga qaytarish uchun ishlatiladi, so'ngra o'quv quyi tizimi yig'ilgan tasvir ma'lumotlarini haqiqiy joylashuvi bilan bog'laydi. robot, avtonom navigatsiya va robotning joylashishni aniqlash funktsiyasini bajaring.
Biroq, yopiq vSLAM hali ham tadqiqot bosqichida va amaliy qo'llanilishdan uzoqda. Bir tomondan, hisoblash miqdori juda katta, bu robot tizimining yuqori ishlashini talab qiladi; Boshqa tomondan, vSLAM (asosan nuqta bulutlari) tomonidan yaratilgan xaritalar robot yo'llarini rejalashtirish uchun ishlatilmaydi, bu esa qo'shimcha tadqiqotlar va tadqiqotlarni talab qiladi.
2, Wi -Fi, SLAM
Bu aqlli telefonlarda joylashishni aniqlash uchun turli xil sensorlar, shu jumladan Wi -Fi, GPS, giroskop, akselerometr va magnitometrdan foydalanishni, shuningdek mashinadan o'rganish, naqshlarni aniqlash va boshqa algoritmlar yordamida olingan ma'lumotlardan ichki makon xaritasini to'g'ri chizishni anglatadi. Bu texnologiya provayderini Apple 2013 yilda sotib olgan. Apple iPhone slam texnologiyasini qo'llaganmi yoki yo'qmi noma'lum, shuning uchun hamma iPhone foydalanuvchilari kichkina robotni olib yurishga teng. Shubhasiz, aniqroq joylashishni aniqlash nafaqat xaritaga, balki joylashuvga bog'liq bo'lgan barcha ilovalarni (LBS) aniqroq qiladi.
3 Lidar SLAM
Bu lidarni xaritadan ma'lumotlarni olish uchun sensor sifatida ishlatilishini bildiradi, shunda robot sinxron joylashishni aniqlash va xarita tuzilishini amalga oshiradi. Texnologiyaning o'ziga kelsak, u yillar davomida tekshirilgandan so'ng ancha etuk bo'lgan, lekin lidar&№39 ning yuqori narxini tezda hal qilish kerak.
Google haydovchisiz mashinalar bu texnologiyadan foydalanadi. Tomga o'rnatilgan lidar AQShning velodyne kompaniyasidan keladi va 70000 dollardan oshadi. Bu lidar yuqori tezlikda aylanayotganda atrofga 64 ta lazer nurlarini chiqarishi mumkin. Lazer atrofdagi narsalarga tegib, orqaga qaytganda, u avtomobil tanasi va uning atrofidagi narsalar orasidagi masofani hisoblay oladi. Shundan so'ng, kompyuter tizimi ushbu ma'lumotlarga muvofiq 3 o'lchamli topografik xaritani chizadi, so'ngra uni yuqori aniqlikdagi xarita bilan birlashtiradi va bort kompyuter tizimi uchun turli xil ma'lumotlar modellarini yaratadi. Lidar butun avtomobil narxining yarmini tashkil qiladi, bu ham Google&39 -sonli uchuvchisiz transport vositalarini ommaviy ishlab chiqarishning sabablaridan biri bo'lishi mumkin.
Lidar kuchli yo'naltirish xususiyatlariga ega, bu navigatsiya aniqligini samarali ta'minlashi va ichki muhitga moslashishi mumkin. Biroq, lidar slam robot yopiq navigatsiya sohasida yaxshi natijalarga erisha olmadi, chunki lidar narxi juda qimmat.