Uz stalno poboljšanje senzorske tehnologije, inteligentne tehnologije i računalne tehnologije, inteligentni mobilni robot moći će igrati ljudsku ulogu u proizvodnji i životu. Dakle, koji su glavni aspekti tehnologije pozicioniranja mobilnih robota? Zaključeno je da trenutno mobilni roboti uglavnom imaju ovih pet tehnologija pozicioniranja.
Ultrazvučna tehnologija navigacije i pozicioniranja mobilnog robota
Princip rada ultrazvučne navigacije i pozicioniranja također je sličan laserskom i infracrvenom. Obično se ultrazvučni val emitira iz odašiljačke sonde ultrazvučnog senzora, a ultrazvučni val se vraća u prijemni uređaj kada naiđe na prepreke u mediju.
Primanjem ultrazvučnog refleksionog signala koji se sam prenosi i izračunavanjem udaljenosti prostiranja s prema vremenskoj razlici i brzini širenja ultrazvučnog prijenosa i prijema odjeka, može se dobiti udaljenost od prepreke do robota, odnosno postoji formula : S=TV / 2, u kojem je T - vremenska razlika između ultrazvučnog prijenosa i prijema; V - brzina vala ultrazvučnog vala koji se širi u mediju.
Naravno, mnogi mobilni roboti koriste posebne uređaje za odašiljanje i primanje u tehnologiji navigacije i pozicioniranja. Više kartičnih uređaja raspoređeno je na karti okoliša, a odašiljačke sonde su instalirane na mobilnom robotu.
U navigaciji i pozicioniranju mobilnih robota, teško je u potpunosti pribaviti informacije o okruženju zbog oštećenja ultrazvučnih senzora, poput zrcalne refleksije i ograničenog kuta snopa. Stoga se ultrazvučni senzorski sistem sastavljen od više senzora obično koristi za uspostavljanje odgovarajućeg modela okruženja. Informacije koje senzor prikupi prenose se u upravljački sistem mobilnog robota putem serijske komunikacije. Tada upravljački sistem usvaja određeni algoritam za obradu odgovarajućih podataka prema prikupljenom signalu i utvrđenom matematičkom modelu, te se mogu dobiti informacije o položaju robota.
Zbog prednosti niske cijene, brze akvizicije informacija i visoke rezolucije, ultrazvučni senzor se već duže vrijeme široko koristi u navigaciji i pozicioniranju mobilnog robota. Štoviše, ne treba složenu tehnologiju snimanja pri prikupljanju informacija o okolišu, pa ima veliku brzinu i dobre performanse u stvarnom vremenu.
Vizualna navigacija i tehnologija pozicioniranja mobilnog robota
U sistemu vizuelne navigacije i pozicioniranja, način navigacije ugradnje kamere vozila u robota na osnovu lokalnog vida široko se koristi u zemlji i inostranstvu. U ovom navigacijskom načinu, upravljačka oprema i senzorski uređaji učitavaju se na tijelo robota, a odluke na visokom nivou, poput prepoznavanja slike i planiranja putanje, dovršava upravljački računar.
Vizuelni sistem za navigaciju i pozicioniranje uglavnom uključuje: kameru (ili CCD senzor slike), opremu za digitalizaciju video signala, brzi procesor signala na bazi DSP -a, računar i njegove periferne uređaje itd. Trenutno mnogi robotski sistemi koriste CCD senzore slike. Osnovni element je niz silikonskih slikovnih elemenata. Fotoosjetljivi elementi i uređaji za prijenos naboja konfigurirani su na podlozi. Uzastopnim prijenosom naboja, video signali s više piksela uklanjaju se dijeljenjem vremena i uzastopno. Na primjer, rezolucija slike prikupljene CCD senzorom područja može biti od 32 × 32 do 1024 × 1024 piksela itd.
Princip rada sistema za vizuelnu navigaciju i pozicioniranje je jednostavno optičko procesiranje okoline oko robota. Prvo se kamera koristi za prikupljanje podataka o slici, komprimiranje prikupljenih informacija, a zatim ih vraća u podsistem za učenje sastavljen od neuronske mreže i statističkih metoda, a zatim podsustav za učenje povezuje prikupljene podatke o slici sa stvarnim položajem robota kako biste dovršili autonomnu funkciju navigacije i pozicioniranja robota.
Globalni Pozicioni Sistem
U današnje vrijeme, u primjeni inteligentne robotske navigacije i tehnologije pozicioniranja, općenito je usvojena metoda dinamičkog pozicioniranja s pseudo rasponom. Referentni prijemnik i dinamički prijemnik koriste se za zajedničko promatranje četiri GPS satelita, a trodimenzionalne koordinate položaja robota u određeno vrijeme i trenutak mogu se dobiti prema određenom algoritmu. Diferencijalno dinamičko pozicioniranje eliminira grešku satelitskog sata. Za korisnike udaljene 1000 km od referentne stanice, može ukloniti grešku satelitskog sata i troposfersku grešku, pa može značajno poboljšati preciznost dinamičkog pozicioniranja.
Međutim, u mobilnoj navigaciji na preciznost pozicioniranja mobilnog GPS prijemnika utječu uvjeti satelitskog signala i okruženje na cesti, kao i greška sata, greška širenja, šum prijemnika i mnogi drugi faktori. Stoga su točnost pozicioniranja i pouzdanost same GPS navigacije niske. Stoga magnetski kompas i optički kodni disk i GPS podaci za navigaciju. Osim toga, GPS navigacijski sustav nije prikladan za unutarnju ili podvodnu robotsku navigaciju i robotske sustave s visokom točnošću položaja.
Tehnologija optičke navigacije i pozicioniranja mobilnog robota
Uobičajena metoda navigacije i pozicioniranja s optičkim odrazom uglavnom koristi laserski ili infracrveni senzor za mjerenje udaljenosti. I laser i infracrvena veza koriste tehnologiju refleksije svjetla za navigaciju i pozicioniranje.
Laserski sistem globalnog pozicioniranja se općenito sastoji od laserskog rotacionog mehanizma, ogledala, fotoelektričnog prijemnog uređaja i uređaja za prikupljanje i prijenos podataka.
Tokom rada, laser se emituje prema spolja kroz rotirajući zrcalni mehanizam. Kada se skenira kooperativni cestovni znak sastavljen od stražnjeg reflektora, odbijeno svjetlo obrađuje fotoelektrični prijemnik kao signal detekcije, pokreće program za prikupljanje podataka, čita podatke kodiranog diska rotirajućeg mehanizma (izmjerena vrijednost ugla mete) , a zatim ga prenijeti na gornji računar za obradu podataka putem komunikacije, Prema poznatom položaju i otkrivenim podacima putokaza, trenutni položaj i smjer senzora u koordinatnom sistemu putokaza može se izračunati kako bi se postiglo svrhu daljnje navigacije i pozicioniranja.
Laserski domet ima prednosti uskog snopa, dobre paralelnosti, malog rasipanja i visoke rezolucije smjera dometa, ali ga također jako ometaju čimbenici okoliša. Stoga, veliki problem predstavlja i način denominacije prikupljenog signala pri upotrebi laserskog rangiranja. Osim toga, u laserskom dometu postoje slijepa područja, pa je teško ostvariti navigaciju i pozicioniranje samo laserom. U industrijskim primjenama općenito se koristi u detekciji industrijskog polja unutar određenog raspona, poput otkrivanja pukotina u cjevovodima.
Infracrvena senzorska tehnologija često se koristi u sistemu za izbjegavanje prepreka s više zglobova robota kako bi se formiralo veliko područje robota &; robotska ruka.
Tipični infracrveni senzor uključuje poluprovodničku svjetlosnu diodu koja može emitirati infracrvenu svjetlost i čvrstu fotodiodu koja se koristi kao prijemnik. Modulirani signal prenosi infracrvena cijev koja emitira svjetlost, a infracrvena fotoosjetljiva cijev prima infracrveno modulirani signal koji reflektira meta. Uklanjanje smetnji infracrvenog svjetla u okruženju zajamčeno je modulacijom signala i posebnim infracrvenim filterom. Neka izlazni signal VO predstavlja izlazni napon intenziteta reflektirane svjetlosti, tada je VO funkcija udaljenosti između sonde i obratka: VO=f (x, P), gdje je p - koeficijent refleksije obratka. P se odnosi na boju površine i hrapavost mete. X - udaljenost između sonde i obratka.
Kada je obradak sličan cilj sa istom p vrijednošću, X i VO odgovaraju jedan po jedan. X se može dobiti interpolacijom eksperimentalnih podataka mjerenja blizine različitih ciljeva. Na ovaj način, pozicija robota od ciljnog objekta može se mjeriti infracrvenim senzorom, a zatim se mobilnim robotom može upravljati i pozicionirati drugim metodama obrade informacija.
Iako pozicioniranje infracrvenog senzora također ima prednosti visoke osjetljivosti, jednostavne strukture i niske cijene, zbog visoke rezolucije kuta i niske rezolucije udaljenosti, često se koriste kao senzori blizine u mobilnim robotima za otkrivanje približavanja ili iznenadnih prepreka kretanju, što je zgodno da roboti zaustave prepreke u hitnim slučajevima.
Slam Technology
Većina vodećih uslužnih robotskih preduzeća usvaja tehnologiju slema. Šta je slem tehnologija? Ukratko, slem tehnologija odnosi se na cijeli proces pozicioniranja robota, mapiranje i planiranje putanje u nepoznatom okruženju.
Slam (istovremena lokalizacija i mapiranje), budući da je predložen 1988. godine, uglavnom se koristi za proučavanje inteligencije kretanja robota. Za potpuno nepoznato zatvoreno okruženje, opremljeno jezgrovitim senzorima, poput lidara, tehnologija slema može pomoći robotu u izradi karte unutarnjeg okruženja i pomoći robotu da samostalno hoda.
SLAM problem se može opisati kao: robot se počinje kretati s nepoznatog položaja u nepoznatom okruženju, locira se prema procjeni položaja i podacima senzora, te istovremeno stvara inkrementalnu mapu.
Pristupi implementacije slam tehnologije uglavnom uključuju vSLAM, WiFi slam i lidar slam.
1. VSLAM (vizuelni SLAM)
Odnosi se na navigaciju i istraživanje pomoću dubinskih kamera kao što su kamera i Kinect u zatvorenom prostoru. Njegov princip rada je jednostavno izvođenje optičke obrade u okruženju robota. Prvo se kamera koristi za prikupljanje podataka o slici, komprimiranje prikupljenih informacija, a zatim ih vraća u podsistem za učenje sastavljen od neuronske mreže i statističkih metoda, a zatim podsustav za učenje povezuje prikupljene podatke o slici sa stvarnim položajem robot, Dovršite autonomnu funkciju navigacije i pozicioniranja robota.
Međutim, unutarnji vSLAM je još uvijek u fazi istraživanja i daleko je od praktične primjene. S jedne strane, količina proračuna je prevelika, što zahtijeva visoke performanse robotskog sistema; S druge strane, karte koje generira vSLAM (uglavnom oblaci točaka) ne mogu se koristiti za planiranje putanje robota, što zahtijeva daljnja istraživanja i istraživanja.
2．Wifi － SLAM
Odnosi se na korištenje različitih senzorskih uređaja u pametnim telefonima za pozicioniranje, uključujući WiFi, GPS, žiroskop, akcelerometar i magnetometar, te crtanje tačne mape unutrašnjosti iz dobivenih podataka putem strojnog učenja, prepoznavanja uzoraka i drugih algoritama. Dobavljača ove tehnologije kompanija Apple je kupila 2013. godine. Nije poznato da li je Apple primijenio WiFi slam tehnologiju na iPhone, tako da su svi korisnici iPhonea ekvivalentni nošenju malog robota za crtanje. Nema sumnje da preciznije pozicioniranje ne samo da pogoduje karti, već i čini sve aplikacije ovisne o lokaciji (LBS) točnijima.
3．Lidar SLAM
Odnosi se na upotrebu lidara kao senzora za dobivanje kartografskih podataka, tako da robot može ostvariti sinkrono pozicioniranje i izradu karte. Što se same tehnologije tiče, ona je nakon godina provjere bila prilično zrela, ali usko grlo visokih troškova lidara' treba hitno riješiti.
Googleovi automobili bez vozača koriste ovu tehnologiju. Lidar instaliran na krovu dolazi iz kompanije velodyne iz Sjedinjenih Država i prodaje se za više od 70000 dolara. Ovaj lidar može emitirati 64 laserska zraka u okolinu kada se okreće velikom brzinom. Kada laser dodirne okolne objekte i vrati se, može izračunati udaljenost između karoserije vozila i okolnih objekata. Računarski sistem tada crta finu 3D topografsku kartu prema tim podacima, a zatim je kombinuje sa kartom visoke rezolucije za generisanje različitih modela podataka za računarski sistem na vozilu. Lidar čini polovinu cijene cijelog vozila, što bi mogao biti i jedan od razloga zašto se bespilotna vozila kompanije Google' ne mogu masovno proizvoditi.
Lidar ima karakteristike snažne usmjerenosti, koje mogu efikasno osigurati tačnost navigacije i prilagoditi se unutrašnjem okruženju. Međutim, lidar slam se nije dobro pokazao na polju robotske unutrašnje navigacije, jer je cijena lidara preskupa.