Robótica Inteligente L. Enrique Sucar Marco López ITESM Cuernavaca

Construcción de Mapas " Combinación de sensores (fusión sensorial) " Exploración " Seguimiento de la ubicación

Contexto " Ambientes interiores sin marcas artificiales. " Piso plano. " Robot redondo. " Robot móvil con odómetro, sonares y telémetro láser de bajo costo (cámara + generador de línea láser). " Uso de un mapa métrico probabilista.

Retos Construcción de mapas: " Fusionar la información de los sensores. " Evitar colisiones con obstáculos. " No exceder límites perceptuales de los sensores. " Corregir errores del odómetro del robot.

El problema de construir un mapa Mapa

Mapa de Rejilla Probabilístico Cada celda tiene asociada una probabilidad de estar ocupada

Enfoque: Construcción de mapas

Construcción de mapas Sonares láser mapa " ¿Cómo combinar las lecturas de los sensores? " ¿Hacia dónde mover el robot? " ¿Cómo corregir los errores odométricos?

Componente de Fusión sensorial Idea: Una celda es considerada ocupada si es detectada al menos por un sensor P(O) = P(O sonar ORO láser ORO odómetro ) Asumiendo independencia condicional P(O) = 1 -  [1 - P(O i )] i=sonar, láser odómetro *

Componente de Exploración Idea: Mover el robot hacia la celda inexplorada más cercana " Manteniendo una distancia prudente a los obstáculos (si es posible) " Evitando cambios de orientación (si es posible) Posibles movimientos: Mov = {m 0,... m i,..., m 7 } m i =(dx, dy)

Algoritmo de Iteración de valores V i (x,y) : Costo acumulado de viaje a la celda inexplorada más cercana, si el robot está en la celda (x,y) con orientación  i Inicio: V i (x,y) = 0 si la celda (x,y) es inexplorada = infinito si la celda (x,y) es explorada y libre Regla de actualización: V i (x,y)=min m_j=(dx,dy) en Mov {V j (x+dx,y+dy)(Sig. celda) + C mov ((x,y),(dx,dy)) (avanzar) + C g (i,j)}(girar)

Ejemplo

El costo por avanzar incluye: " Distancia entre celdas " Costo de la celda destino de acuerdo a su tipo Celdas ocupadas Celdas de advertencia Celdas de viaje Celdas lejanas Espacio de viaje

Componente de Seguimiento de la ubicación Idea:Para pequeños desplazamientos del robot, la vista láser del robot y una vista láser calculada a partir del mapa son similares Vista del mapa Vista del láser después del movimiento

Utilizando correlación entre vistas Estimación de orientation (  : Correlación polar entre la vista láser y la vista del mapa. Estimación desplazamiento (x,y): Búsqueda en una vecindad alrededor de la posición dada por el odómetro.

Experimento: simulación Ambiente simulado Mapa

Experimento: robot real

Mapa: robot real Dibujo ideal de una casa Mapa construido

Otro ejemplo de mapa real