Cartographie robotique - Robotic mapping

La cartographie robotique est une discipline liée à la vision par ordinateur et à la cartographie . Le but d'un robot autonome est de pouvoir construire (ou utiliser) une carte (usage extérieur) ou un plan d'étage (usage intérieur) et de s'y localiser ainsi que ses bases de recharge ou balises. La jambe robotique est cette branche qui traite de l'étude et de l'application de la capacité à se localiser dans une carte / plan et parfois à construire la carte ou le plan d'étage par le robot autonome.

Une action aveugle de forme évolutive peut suffire à maintenir certains animaux en vie. Pour certains insectes par exemple, l'environnement n'est pas interprété comme une carte et ils ne survivent qu'avec une réponse déclenchée. Une stratégie de navigation légèrement plus élaborée améliore considérablement les capacités du robot. Les cartes cognitives permettent des capacités de planification et l'utilisation des perceptions actuelles, des événements mémorisés et des conséquences attendues.

Opération

Le robot dispose de deux sources d'informations: les sources idiothétiques et allothétiques . Lorsqu'il est en mouvement, un robot peut utiliser des méthodes d' estimation telles que le suivi du nombre de révolutions de ses roues; cela correspond à la source idiothétique et peut donner la position absolue du robot, mais il est sujet à une erreur cumulative qui peut croître rapidement.

La source allothétique correspond aux capteurs du robot, comme une caméra, un microphone, un laser , un lidar ou un sonar . Le problème ici est " l'aliasing perceptif ". Cela signifie que deux lieux différents peuvent être perçus comme identiques. Par exemple, dans un bâtiment, il est presque impossible de déterminer un emplacement uniquement avec les informations visuelles, car tous les couloirs peuvent se ressembler. Des modèles tridimensionnels de l'environnement d'un robot peuvent être générés à l'aide de capteurs d' imagerie à distance ou de scanners 3D .

Représentation cartographique

La représentation interne de la carte peut être "métrique" ou "topologique":

  • Le cadre métrique est le plus courant pour les humains et considère un espace bidimensionnel dans lequel il place les objets. Les objets sont placés avec des coordonnées précises. Cette représentation est très utile, mais elle est sensible au bruit et il est difficile de calculer les distances avec précision.
  • Le cadre topologique ne considère que les lieux et les relations entre eux. Souvent, les distances entre les lieux sont stockées. La carte est alors un graphe , dans lequel les nœuds correspondent aux lieux et les arcs correspondent aux chemins.

De nombreuses techniques utilisent des représentations probabilistes de la carte, afin de gérer l'incertitude.

Il existe trois méthodes principales de représentation cartographique, à savoir les cartes d'espace libre, les cartes d'objets et les cartes composites. Celles-ci utilisent la notion de grille, mais permettent à la résolution de la grille de varier afin qu'elle puisse devenir plus fine là où plus de précision est nécessaire et plus grossière là où la carte est uniforme.

Apprentissage de la carte

L'apprentissage de la carte ne peut être séparé du processus de localisation et une difficulté survient lorsque des erreurs de localisation sont incorporées dans la carte. Ce problème est communément appelé localisation et mappage simultanés (SLAM).

Un problème supplémentaire important est de déterminer si le robot se trouve dans une partie de l'environnement déjà stockée ou jamais visitée. Une façon de résoudre ce problème consiste à utiliser des balises électriques , la communication en champ proche (NFC), le WiFi , la communication en lumière visible (VLC) et Li-Fi et Bluetooth .

Planification de trajectoire

La planification de trajectoire est une question importante car elle permet à un robot d'aller du point A au point B. Les algorithmes de planification de trajectoire sont mesurés par leur complexité de calcul. La faisabilité de la planification des mouvements en temps réel dépend de la précision de la carte (ou du plan d'étage ), de la localisation du robot et du nombre d'obstacles. Topologiquement, le problème de la planification de chemin est lié au problème de chemin le plus court de trouver un itinéraire entre deux nœuds dans un graphe .

Navigation par robot

Article principal: navigation de robot

Les robots d'extérieur peuvent utiliser le GPS de la même manière que les systèmes de navigation automobiles .

Des systèmes alternatifs peuvent être utilisés avec un plan d'étage et des balises au lieu de cartes pour robots d'intérieur, combinés avec du matériel de localisation sans fil. Les balises électriques peuvent aider pour les systèmes de navigation robotiques bon marché.

Voir également

Les références