Mapeo robótico - Robotic mapping

El mapeo robótico es una disciplina relacionada con la visión por computadora y la cartografía . El objetivo de un robot autónomo es poder construir (o usar) un mapa (uso en exteriores) o plano de planta (uso en interiores) y localizarse a sí mismo y sus bases de recarga o balizas en él. La pierna robótica es la rama que se ocupa del estudio y aplicación de la capacidad de localizarse en un mapa / plano y, a veces, de construir el mapa o plano de planta por parte del robot autónomo.

La acción ciega de forma evolutiva puede ser suficiente para mantener vivos a algunos animales. Para algunos insectos, por ejemplo, el medio ambiente no se interpreta como un mapa y solo sobreviven con una respuesta desencadenada. Una estrategia de navegación un poco más elaborada mejora drásticamente las capacidades del robot. Los mapas cognitivos permiten la capacidad de planificación y el uso de percepciones actuales, eventos memorizados y consecuencias esperadas.

Operación

El robot tiene dos fuentes de información: la idiothetic y los allothetic fuentes. Cuando está en movimiento, un robot puede utilizar métodos de navegación a estima , como rastrear el número de revoluciones de sus ruedas; esto corresponde a la fuente idiota y puede dar la posición absoluta del robot, pero está sujeto a un error acumulativo que puede crecer rápidamente.

La fuente alotética corresponde a los sensores del robot, como una cámara, un micrófono, láser , lidar o sonar . El problema aquí es el " aliasing perceptual ". Esto significa que dos lugares diferentes pueden percibirse como lo mismo. Por ejemplo, en un edificio, es casi imposible determinar una ubicación únicamente con la información visual, porque todos los pasillos pueden tener el mismo aspecto. Se pueden generar modelos tridimensionales del entorno de un robot utilizando sensores de imagen de rango o escáneres 3D .

Representación cartográfica

La representación interna del mapa puede ser "métrica" ​​o "topológica":

  • El marco métrico es el más común para los humanos y considera un espacio bidimensional en el que coloca los objetos. Los objetos se colocan con coordenadas precisas. Esta representación es muy útil, pero es sensible al ruido y es difícil calcular las distancias con precisión.
  • El marco topológico solo considera lugares y relaciones entre ellos. A menudo, las distancias entre lugares se almacenan. El mapa es entonces un gráfico , en el que los nodos corresponden a lugares y los arcos corresponden a los caminos.

Muchas técnicas utilizan representaciones probabilísticas del mapa para manejar la incertidumbre.

Hay tres métodos principales de representación de mapas, es decir, mapas de espacio libre, mapas de objetos y mapas compuestos. Estos emplean la noción de una cuadrícula, pero permiten que la resolución de la cuadrícula varíe de modo que pueda volverse más fina donde se necesita más precisión y más tosca donde el mapa es uniforme.

Aprendizaje de mapas

El aprendizaje de mapas no puede separarse del proceso de localización y surge una dificultad cuando se incorporan errores de localización en el mapa. Este problema se conoce comúnmente como localización y mapeo simultáneos (SLAM).

Un problema adicional importante es determinar si el robot se encuentra en una parte del entorno ya almacenado o nunca visitado. Una forma de resolver este problema es mediante el uso de balizas eléctricas , comunicación de campo cercano (NFC), WiFi , comunicación de luz visible (VLC) y Li-Fi y Bluetooth .

Planificación de ruta

La planificación de la ruta es un tema importante, ya que permite que un robot vaya del punto A al punto B. Los algoritmos de planificación de la ruta se miden por su complejidad computacional. La viabilidad de la planificación del movimiento en tiempo real depende de la precisión del mapa (o plano ), de la localización del robot y del número de obstáculos. Topológicamente, el problema de la planificación de la ruta está relacionado con el problema de la ruta más corta de encontrar una ruta entre dos nodos en un gráfico .

Navegación del robot

Los robots para exteriores pueden utilizar el GPS de forma similar a los sistemas de navegación de los automóviles .

Se pueden usar sistemas alternativos con planos de planta y balizas en lugar de mapas para robots de interior, combinados con hardware inalámbrico de localización. Las balizas eléctricas pueden ayudar a conseguir sistemas de navegación robóticos baratos.

Ver también

Referencias