Nawigacja Telefony Robots: Czujniki i techniki


Navigating Mobile Robots: Sensors and Techniques
Copyright © By Johann Borenstein
For original English text, go to: http://www-personal.umich.edu/~johannb/my_book.htm

J. Borenstein , HR Everett i L. Feng

Wydawca: AK Peters, Ltd. , Wellesley, MA
Tel: +1-617-235-2210
Fax : +1-617-235-2404.
E-mail: akpeters@tiac.net


Ta książka bada aktualny stan rozwoju technologii czujników, systemów, metod i technologii wykorzystywanych przez robota mobilnego, aby określić jego pozycję w środowisku. Większość “rozwiązania” potencjał klasyfikowane są w około dwie grupy:. Względnych i bezwzględnych pomiarów pozycji Pierwszy to odometrycznych i inercyjnych systemów nawigacji, druga grupa istnieją oznaki aktywnej nawigacji, punktu orientacyjnego uznanie i obornika, i dopasowanie modelu autorzy porównać i przeanalizować te różne metody, na podstawie publikacji technicznych oraz informacji o produktach handlowych i patentów porównanie jest wokół następujących kryteriów: a. dokładne położenie i pomiary orientacji, Sprzęt potrzebny, koszt, częstotliwość próbkowania i efektywny zasięg, moc wymaganą obliczeniową, niezbędnych aplikacji do przetwarzania i innych funkcji specjalnych. Książka będzie interesująca nie tylko zainteresowanych w robotyce lub Professional.

Dostępny jest z US $ 39.95 ust cena musi ulec zmianie bez powiadomienia) i redaktor A. K. Peters, Ltd., Wellesley, MA

UWAGA: Ta książka została wydrukowana w 1999 roku i nie jest już dostępny Jednak można pobrać książkę w ogóle. swoje sprawozdanie całość zatytułowana “Gdzie jestem” ( “Gdzie jestem” Raport ). Raport ten jest identyczny z książki


(1) dr Johann Borenstein
Uniwersytet Michigan
2260 Hayward Ulica
Ann Arbor, MI 48109
Tel: (763) 763-1560
Fax : (206) 203-1445
E-mail: johannb@umich.edu

(2) Dowódca WP Everett
Naval dowodzenia, kontroli i nadzoru Ocean Center
RDT & E Division 5303
271 Catalina Boulevard
San Diego CA 92152-5001
Tel: (619) 553-3672
Fax : (619) 553-6188
E-mail: Everett@NOSC.MIL

(3) Dr Liqiang Feng


Dzięki

Badania zlecone przez Biuro Rozwoju Technologii, US Department of Energy, umowa DE-FG02-86NE37969 z University of Michigan.

Autorzy

Dziękuje Departamentu Energii (DOE), a zwłaszcza dr Linton W. Yarbrough, kierownik DOE programu, dr William R. Hamel, D & D, koordynator techniczny oraz dr Clyde Ward, koordynator operacji technicznych, techniczne i finansowe wsparcie dla swoich badań, które jest podstawą niniejszego postępowania.

Niektóre fragmenty tekstu zostały zaadaptowane z pracy czujników mobilnych robotów: Teoria i zastosowanie (czujniki a dla robotów mobilnych: Teoria i Zastosowanie ), przez WP Everett, AK Peters, Ltd., Wellesley, MA, Wydawcy.

Autorzy również podziękować K. David Wehe nauczycieli i Yoram Koren z Uniwersytetu Michigan za ich wsparcie, a pan Harry Alter (DOE), który zaprzyjaźnił się wielu studentów i absolwentów stworzył kilka naszych robotów. Dzięki również z powodu Todd Ashley Everett dokonywania większość linii rysunki artystyczne.


Wprowadzenie

Odometria. Metoda ta wykorzystuje przetworniki do pomiaru rotacji kół i / lub orientację kierownicy. Odometria ma tę zaletę, że jest całkowicie samodzielna, i zawsze jest w stanie dostarczyć pojazd z oszacowaniem jego pozycji. Wada odometriei jest to, że błąd pozycji rośnie bez zatrzymania, chyba że niezależny odniesienia jest wykorzystywany okresowo w celu zmniejszenia błędu [Cox, 1991].

b inercyjny

nawigacji. Metoda ta wykorzystuje żyroskopy i czasami akcelerometr do pomiaru przyspieszenia i szybkości obrotu. Pomiary są zintegrowane raz (czy dwa), aby uzyskać pozycję. Inercyjne systemy nawigacji mają również tę zaletę, że są sinestătătoare. wadą jest to, że inercyjny danych jest uwikłany w czasie z powodu konieczności integracji danych w celu uzyskania pozycji stopy, wszelkie drobne błędy konsekwentnie zwiększa bez związany po integracji. bezwładnościowe czujniki są w ten sposób nadaje się do prawidłowego pozycjonowania przez dłuższy okres czasu. Kolejną kwestią jest koszt urządzeń do nawigacji inercyjnej. Na przykład, wysoce precyzyjne żyroskopy stosowane w samolotach, są bardzo drogie. Ostatnio żyroskopy światłowód (zwane także żyroskopy laserowe), które mogą stanowić bardzo precyzyjne, spadły dramatycznie w cenie i stać się bardzo atrakcyjnym rozwiązaniem dla mobilnego robota nawigacji.

Bezwzględne pomiary pozycji

C aktywnych sygnałów. Metoda ta oblicza absolutną pozycję robota w kierunku pomiaru częstości trzech lub więcej aktywnych transmitowanych sygnałów. Transmisji, za pomocą, zwykle lekkie lub częstotliwości radiowe, musi znajdować się na znanych miejsc w środowisku.

Rozpoznawanie wzorców d sztuczne

r. W tej metodzie charakterystyczne sztuczne zabytki znajdują się w znanych miejscach w środowisku. Zaletą sztucznych zabytków jest to, że mogą one być zaprojektowane dla optymalnego wykrywania nawet przy niekorzystnych warunkach środowiskowych. W i aktywnych sygnalizacji, trzech lub więcej punktów odniesienia muszą być “widoczny”, aby umożliwić oszacowanie pozycji. punktem odniesienia pozycjonowanie ma tę zaletę, że błędy pozycji są ograniczone, ale wykrywanie zewnętrznych sygnałów i jego rzeczywisty czas ustalania pozycji nie zawsze jest możliwe. W odróżnieniu od sygnałów, zazwyczaj w postaci punktów, sztuczne zabytki można zdefiniować jako zestaw cech, na przykład, w taki czy obszar przestrzeni. Dodatkowe informacje o takiej odległości, można wywieść z odniesienia właściwości pomiarowych geometrycznych, ale to jest łaska dla obliczeń, a nie bardzo precyzyjna.

E ujmowanie naturalne Pkty orient. Tutaj znaki są charakterystyczne cechy środowiska. Nie trzeba przygotować środowisko, ale środowisko musi być znane z wyprzedzeniem. Niezawodność ta metoda nie jest tak wielka, jak w przypadku części sztuczne.

Modelu f dopasowanie. W ten sposób informacje z czujników znajdujących się na pokładzie robota są porównywane z mapą modelu świata lub środowiska. Jeśli charakterystyka czujnika opartego na mapie i dopasowanie modelu świata, można oszacować, absolutny lokalizacji pojazdu. oparciu o mapę pozycjonowanie często zawiera poprawy globalnej mapy oparte na nowych zmysłowych spostrzeżeń w dynamicznym środowisku oraz integracji lokalnej mapy świata mapy na pokrycie wcześniej niezbadane obszary r. Maps wykorzystywane w nawigacji znajdują się dwa główne typy:. geometryczne i topologiczne mapy mapy geometryczne mapy przedstawiają świat w globalnym układzie współrzędnych, a topologiczne mapy przedstawiają świat jako sieć węzłów i łuków.

Książka prezentuje i omawia aktualny stan w każdym z sześciu kategorii powyżej materiał jest podzielony na dwie części: CZĘŚĆ I pracuje z czujnikami pozycjonowania stosowanych w robota mobilnego i Część II omawia metody i techniki wykorzystywane do tych czujników.

Mobilny robot nawigacja jest bardzo zróżnicowany, a przydatne porównanie różnych podejść jest trudne ze względu na brak badań standardów i procedur przyjętych. platformy używane badawcze różnią się znacznie, a więc kluczowych założeń przyjętych przy różnią się także w podejściu. Kolejna trudność wynika z faktu, że różne systemy są w różnych stadiach rozwoju. Na przykład, system może być dostępny na rynku, podczas gdy inny system, może być lepsza wydajność, ale była testowana tylko pod ograniczonego zestawu warunkach laboratoryjnych. Z tych powodów na ogół powstrzymać się od porównywania lub oceniania wydajności różnych systemów lub technik. Ponadto przetestowaliśmy większość systemów i technik, tak aby wyniki i dane techniczne zawarte w tej książce to tylko cytaty z odpowiednich prac ankiety lub list specyfikacji produktu.

Ze względu na wyżej problemów, zdefiniowanej dla tej książki jest badanie pola rolnika pozycjonowania robota mobilnego. Minęło ponad 1,5 roku człowieka do zbierania i przetwarzania materiału na ten Książka, mamy nadzieję, że to pomoże czytelnikowi lepiej zrozumieć, w znacznie krótszym czasie.