Mobilis robot navigációs stratégiájának fejlesztése ismeretlen környezet feltérképezéséhez
A robotika napjainkban tapasztalható rohamos fejlődése egyre több és egyre bonyolultabb feladatok végrehajtását teszik lehetővé. Az új alkalmazások nagy része a mobilis robotokhoz kötődik. Az irányítási feladat alsóbb szintjén ezért kulcsfontosságú szerepet játszik a robot pontos navigációja. A mobilis robotrendszerek egyik érdekes alkalmazási területe az ismeretlen területek feltérképezése, amely fontos szerepet kaphat természeti katasztrófák (pl. földrengés romjai közötti) életmentési feladataiban is.
Dolgozatomban Latombe és González-Baños 2002-es cikkjében leírt általános algoritmusát implementáltam és egészítettem ki, a működéshez szükséges konkrét algoritmusokkal, majd kísérletet tettem a továbbfejlesztésére.
A cikk egy általános algoritmust ír le feltérképezési feladatokhoz. Egy módszert dolgoztak ki, mellyel meghatározható, hogy honnan érdemes a következő mérést elkészíteni, hogy a legtöbb újonnan felfedezett területre számíthassunk. Munkám során az algoritmust először MATLAB környezetben implementáltam. Ezután a fizikai megvalósításhoz egy saját készítésű robotot terveztem. Az áramkör megtervezése után CAD program segítségével megterveztem a robot vázát is. Az így elkészített tervet a szimulációba importálva meggyőződtem arról, hogy a tervezett robot megfelelően teljesíteni tudja a követelményeket és megkezdtem a hiányzó lépések implementálását.
A pályatervezéshez a Rapidly Exploding Random Tree (RRT) algoritmust implementáltam. A mérési pontokban készített lokális térképek összefűzéséhez saját algoritmust dolgoztam ki, először az egymást metsző élek irányát felhasználva, majd megkíséreltem a problémát valószínűségi alapokra helyezve vizsgálni, mivel a valós szenzoroknál elkerülhetetlen a mérési zaj.
Az algoritmus valóságba történő átültetéséhez házilag legyártottam a robotot. A teszt összeállításban elhelyeztem egy kamerát is, amely felülnézetből látja a robotot. Ezután egy algoritmust implementáltam, amely ArUco marker segítségével tudja meghatározni a robot helyét és helyzetét, ezzel globális és meglehetősen pontos alapot szolgáltatva a navigációhoz. A fejlesztés könnyítése érdekében egy grafikus felületet is összeállítottam, ahol folyamatosan nyomon követhetjük a feltérképezés állapotát és a robot további jellemzőit.
szerző
-
Izsó András
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Harmati István
egyetemi docens, Irányítástechnika és Informatika Tanszék
