SLAM algoritmus megvalósítása egyszerű távolságszenzorokkal
A technológia fejlődésének köszönhetően ma már könnyedén hozzá lehet jutni jó minőségű szenzorokhoz, valamint komoly teljesítményű hordozható számítógépekhez és mikrokontrollerekhez is. Megbízható és megfizethető robotikai hardverek és szoftverek is jobban elérhetők, mint idáig a múltban valaha. Ezért egy olyan automóm robot megvalósítását tűztük ki célul, ami képes feltérképezni, szimulálni környezetét, ebben a szimulált környezetben meghatározni a saját helyzetét, és végül a saját maga által elkészített térképen önállóan eljutni valamilyen célpontba.
Ezen elképzelésünk megvalósításához saját szenzorrendszert fejlesztünk, ami képes megfelelő minőségű kétdimenziós pontfelhőket szolgáltatni, amelyekből már egy térkép készíthető és a robot lokalizálni tudja magát. Tulajdonképpen egy költéges LIDAR (laser scanner & rangefinder) szenzort helyettesítünk infravörös szenzorokkal és szervomotorokkal. Ezen rendszer, valamint a robotmodell egyéb részeinek is könnyen beszerezhetőnek kell lennie, ami az egyik alapvető feltételünk a téma kidolgozása során.
A navigációs feladat megoldásához szükséges, a szakirodalomban fellelhető algoritmusokat saját magunk implementáljuk, amelyek segítségével feldolgozzuk a robot különböző szenzorai által szolgáltatott adatokat. A mobil robotikában elterjedt SLAM (Simulteneous Localization And Mapping) algoritmus kiterjesztett Kálmán-szűrőn (EKF: Extended Kalman Filter) alapuló változatát használjuk, amely a robotunk szoftveres magját képezi. A Kálmán-szűrős algoritmus bemenetét a megvalósításunkban a szenzoradatokból kinyert vonalak képezik. A vonalak tulajdonképpen a feltérképezendő környezet falait és egyéb akadályait reprezentálják, és felfoghatjuk őket a környezet térképjellemzőinek.
A szenzorok által szolgáltatott pontfelhő adatokból a vonalakat egy már ismert split-and-merge algoritmussal nyerjük ki, aminek bemutatjuk egy általunk továbbfejlesztett változatát, az általunk vizsgált problémára optimalizálva. Dolgozatunk fő célja a rendszer és az algoritmusok szimulációs vizsgálata, a hardveres megvalósítás előkészítése céljából.
A szimulációkat V-REP (Virtual Robot Experimental Platform) segítségével valósítottuk meg. Dolgozatunkkal demonstráljuk, hogy egy egyszerű szenzorokkal felszerelt mobil robot is képes lehet autonóm navigációs funkciók megvalósítására.
szerzők
-
Menyhárt-Radó Dávid
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc) -
Varga Adrián
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Kiss Domokos
tanársegéd, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
