Beltéri navigáció és környezeti térkép készítése DaNI mobilis robottal

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Kiss Bálint
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Kivonat

Az autonóm mobilis robotok felhasználási területe manapság egyre bővül: míg korábban csak laboratóriumokban és ipari környezetben kerültek bevezetésre, addig mára már a háztartásokban is kezdenek megjelenni. Ez a szakdolgozat egy egyszerű érzékelőkkel ellátott robot navigációjának megvalósítását vizsgálja. Egyszerű érzékelők alatt olcsó, könnyen kezelhető szenzorokat értünk. Az autonóm mobilis robotoknak szükségük van egy környezetről készített térképre a navigációhoz. Pontos térkép elkészítéséhez pedig a robot helyzetének és pozíciójának pontos becslésére van szükség.

A feladat elkészítéséhez a foglaltsági rácson alapuló térképezési és navigációs eljárás implementálását választottam. Ennek oka, hogy a rács jól kompenzálja a robot távolságérzékelőjének limitált felbontási képességeit.

Szimulátor és szimulációk használata elengedhetetlen volt a feladat végrehajtásához, ezek segítségével került sor ugyanis a programrészek implementálására és tesztelésére. A valós környezetben való tesztelés ez után következett.

A szimulátorban a robot tökéletesen végrehajtja a térképezési és navigációs feladatot a virtuális térben, azonban kizárólag akkor, ha már (szintén szimulált) GPS-ből kapott referencia-adatok segítségével számol. Ezen információ felhasználása nélkül ugyanis, a kizárólag belső érzékelőkből számított konfigurációs adatok odometriai hibákat tartalmaznak, amely hibák folyamatosan halmozódnak a navigáció során folyamatosan halmozódnak. A GPS-ből kapott referencia-információkat felhasználva a pozíció-meghatározásban jelentős javulás volt tapasztalható a szimuláció során.

A valódi robot beltérben került tesztelésre. A valós környezetben az elsődleges szenzorokkal is problémák léptek fel, az odometriai hiba sokkal látványosabb volt, mint hasonló környezeti feltételek beállításával a szimulációs környezetben. A valódi robot esetében nem volt lehetőség GPS érzékelő bevonására, ellenben rendelkezett egy iránytűvel, amely méréseinek felhasználásával Kálmán-szűrő készíthető. E szűrő alkalmazásával a problémák nagyrészt megszűntek, így a robot képes volt elégséges pontosságú térképet készíteni.

A navigáció, amennyiben már rendelkezésre állt térkép, valós környezetben egyszerűbben implementálható volt a térképezési feladathoz képest. A navigáció megbízhatóan működik, egészen addig, amíg az a térkép kerül felhasználásra, amely a Kalman szűrő segítségével készül.

A dolgozat azt is mutatja, hogy noha a rendelkezésre álló szenzorok önmagukban eléggé pontatlan adatokat bocsájtanak rendelkezésünkre, ennek ellenére készíthető megbízható térképkészítő és navigációs eljárás.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.