Gyda gwelliant parhaus technoleg synhwyro, technoleg ddeallus a thechnoleg gyfrifiadurol, bydd robot symudol deallus yn gallu chwarae rhan ddynol mewn cynhyrchu a bywyd. Felly beth yw prif agweddau technoleg lleoli robotiaid symudol? Daethpwyd i'r casgliad bod gan robotiaid symudol y pum technoleg lleoli hyn yn bennaf.
Technoleg llywio a lleoli uwchsonig ar gyfer robot symudol
Mae'r egwyddor waith o lywio a lleoli uwchsain hefyd yn debyg i'r egwyddor o laser ac isgoch. Fel arfer, mae ton uwchsain yn cael ei gollwng o'r prawf trosglwyddo o synhwyrydd uwchsonig, ac mae'r don uwchsain yn dychwelyd i'r ddyfais sy'n derbyn wrth wynebu rhwystrau yn y cyfrwng.
Drwy dderbyn y signal myfyrio uwchsain a drosglwyddir ar ei ben ei hun, a chyfrifo'r pellter lluosogi yn ôl y gwahaniaeth amser a chyflymder lluosogi trosglwyddo uwchsain a derbyniad adleisio, gellir cael y pellter o'r rhwystr i'r robot, hynny yw, mae fformiwla: S = teledu / 2, lle mae T - y gwahaniaeth amser rhwng trosglwyddo uwchsain a derbyniad; V - cyflymder tonnau o luosogi tonnau uwchsonig yn y cyfrwng.
Wrth gwrs, mae llawer o robotiaid symudol yn defnyddio dyfeisiau trosglwyddo a derbyn ar wahân mewn technoleg llywio a lleoli. Trefnir dyfeisiau derbyn lluosog yn y map amgylcheddol, ac mae'r profion trosglwyddo wedi'u gosod ar y robot symudol.
Wrth lywio a lleoli robotiaid symudol, mae'n anodd cael y wybodaeth am yr amgylchedd o'i hamgylch yn llawn oherwydd diffygion synwyryddion uwchsain, megis myfyrio penodol ac ongl ffa cyfyngedig. Felly, defnyddir y system synhwyrydd uwchsain sy'n cynnwys synwyryddion lluosog fel arfer i sefydlu'r model amgylchedd cyfatebol, Mae'r wybodaeth a gesglir gan y synhwyrydd yn cael ei throsglwyddo i system reoli'r robot symudol drwy gyfathrebu cyfresol. Yna mae'r system reoli yn mabwysiadu algorithm penodol i brosesu'r data cyfatebol yn ôl y signal a gasglwyd a'r model mathemategol sefydledig, a gellir cael gwybodaeth am amgylchedd sefyllfa'r robot.
Oherwydd manteision cost isel, cyfradd caffael gwybodaeth gyflym a datrysiad ystod uchel, mae synhwyrydd uwchsonig wedi cael ei ddefnyddio'n eang wrth lywio a lleoli robot symudol ers amser maith. At hynny, nid oes angen technoleg delwedd gymhleth arno wrth gasglu gwybodaeth amgylcheddol, felly mae'n gyflym ac yn perfformio amser real da.
Llywio gweledol a lleoli technoleg robot symudol
Yn y system llywio a lleoli weledol, defnyddir y dull llywio o osod camera cerbyd mewn robot yn seiliedig ar weledigaeth leol yn eang gartref a thramor. Yn y modd llywio hwn, mae'r offer rheoli a'r dyfeisiau synhwyro yn cael eu llwytho ar y corff robot, ac mae'r penderfyniadau lefel uchel fel adnabod delweddau a chynllunio llwybrau yn cael eu cwblhau gan y cyfrifiadur rheoli ar y bwrdd.
Mae system llywio a lleoli gweledol yn cynnwys yn bennaf: camera (neu synhwyrydd delwedd CCD), offer digideiddio signalau fideo, prosesydd signal cyflym yn seiliedig ar DSP, cyfrifiadur a'i ymylon, ac ati. Ar hyn o bryd, mae llawer o systemau robot yn defnyddio synwyryddion delwedd CCD. Yr elfen sylfaenol yw rhes o elfennau delweddu silicon. Mae elfennau ffotosensitif a dyfeisiau trosglwyddo tâl wedi'u ffurfweddu ar is-set. Drwy drosglwyddo taliadau'n ddilyniannol, mae signalau fideo picseli lluosog yn cael eu tynnu allan yn rhannu amser ac yn ddilyniannol. Er enghraifft, gall datrys y ddelwedd a gesglir gan synhwyrydd CCD ardal fod o 32 × 32 i 1024 × 1024 picsel, ac ati.
Egwyddor waith y system llywio a lleoli weledol yw prosesu'r amgylchedd o amgylch y robot yn optegol. Yn gyntaf, defnyddir y camera i gasglu'r wybodaeth am ddelwedd, cywasgu'r wybodaeth a gasglwyd, ac yna ei bwydo'n ôl i is-system ddysgu sy'n cynnwys rhwydwaith niwral a dulliau ystadegol, Yna mae'r is-system ddysgu yn cysylltu'r wybodaeth am ddelwedd a gasglwyd â sefyllfa wirioneddol y robot i gwblhau swyddogaeth llywio a lleoli annibynnol y robot.
system leoli fyd-eang
Erbyn hyn, wrth gymhwyso technoleg llywio a lleoli robot deallus, mae'r dull lleoli deinamig gwahaniaethol ffug yn cael ei fabwysiadu'n gyffredinol. Defnyddir y derbynnydd cyfeirio a'r derbynnydd deinamig i arsylwi pedair lloeren GPS gyda'i gilydd, a gellir cael cyfesurynnau safle tri dimensiwn y robot ar adeg ac eiliad benodol yn ôl algorithm penodol. Mae lleoli deinamig gwahaniaethol yn dileu'r gwall cloc lloeren. Ar gyfer defnyddwyr 1000km i ffwrdd o'r orsaf gyfeirio, gall ddileu'r gwall cloc lloeren a gwall trobutol, fel y gall wella'r cywirdeb lleoli deinamig yn sylweddol.
Fodd bynnag, mewn mordwyo symudol, effeithir ar gywirdeb lleoli derbynnydd GPS symudol gan amodau signal lloeren ac amgylchedd y ffordd, yn ogystal â gwall cloc, gwall lluosogi, sŵn derbynnydd a llawer o ffactorau eraill. Felly, mae cywirdeb a dibynadwyedd y gwaith o lywio GPS yn unig yn isel. Felly, cwmpawd magnetig a disg cod Optegol a data GPS ar gyfer mordwyo. Yn ogystal, nid yw system lywio GPS yn addas ar gyfer systemau llywio robot a robot dan do neu dan ddŵr gyda chywirdeb safle uchel.
Llywio myfyrio optegol a thechnoleg lleoli ar gyfer robot symudol
Mae'r dull llywio a lleoli myfyrio optegol nodweddiadol yn defnyddio synhwyrydd laser neu isgoch yn bennaf i fesur y pellter. Mae laser ac isgoch yn defnyddio technoleg myfyrio golau ar gyfer llywio a lleoli.
Yn gyffredinol, mae system leoli fyd-eang Laser yn cynnwys mecanwaith cylchdroi laser, drych, dyfais derbyn ffotodrydanol a dyfais caffael a throsglwyddo data.
Yn ystod y llawdriniaeth, mae'r laser yn cael ei ollwng tuag allan drwy'r mecanwaith drych cylchdro. Pan gaiff yr arwydd ffordd gydweithredol sy'n cynnwys adlewyrchydd yn ôl ei sganio, caiff y golau a adlewyrchir ei brosesu gan y derbynnydd ffotodrydanol fel y signal canfod, dechrau'r rhaglen caffael data, darllen data disg cod y mecanwaith cylchdroi (gwerth ongl mesuredig y targed), ac yna ei drosglwyddo i'r cyfrifiadur uchaf ar gyfer prosesu data drwy gyfathrebu, Yn ôl y sefyllfa hysbys a'r wybodaeth a ganfuwyd am yr arwydd ffordd, gellir cyfrifo safle a chyfeiriad presennol y synhwyrydd yn y system cydgysylltu arwyddion ffyrdd, er mwyn cyflawni diben llywio a lleoli pellach.
Mae gan laser yn amrywio fanteision ffa cul, cyfochrog da, gwasgariad bach a datrys cyfeiriad uchel, ond mae ffactorau amgylcheddol hefyd yn tarfu'n fawr arno. Felly, mae sut i denau'r signal a gasglwyd wrth ddefnyddio laser yn amrywio hefyd yn broblem fawr. Yn ogystal, mae ardaloedd dall mewn laser yn amrywio, felly mae'n anodd gwireddu mordwyo a lleoli drwy laser yn unig, Mewn ceisiadau diwydiannol, fe'i defnyddir yn gyffredinol mewn canfod maes diwydiannol o fewn ystod benodol, megis canfod craciau piblinellau.
Defnyddir technoleg synhwyro isgoch yn aml mewn system osgoi rhwystrau robot aml-ar y cyd i ffurfio ardal fawr o "groen sensitif" robot, sy'n cwmpasu wyneb braich robot ac sy'n gallu canfod gwahanol wrthrychau a wynebir wrth weithredu braich robot.
Mae synhwyrydd isgoch nodweddiadol yn cynnwys diod sy'n gollwng golau cyflwr solet sy'n gallu gollwng golau isgoch a ffotodiode cyflwr solet a ddefnyddir fel derbynnydd. Mae'r signal wedi'i fodiwleiddio yn cael ei drosglwyddo gan y tiwb allyrru golau isgoch, ac mae'r tiwb ffotosensitif isgoch yn cael y signal modiwleiddio isgoch a adlewyrchir gan y targed. Mae dileu ymyrraeth ysgafn isgoch amgylchynol yn cael ei warantu gan fodiwleiddio signalau a hidlydd isgoch arbennig. Gadewch i'r signal allbwn VO gynrychioli allbwn foltedd y dwysedd golau a adlewyrchir, yna mae VO yn swyddogaeth o'r pellter rhwng y prawf a'r darn gwaith: VO = f (x, P), lle p - cyfernod myfyrio'r darn gwaith. Mae P yn gysylltiedig â lliw arwyneb a llwybrydd y targed. X - pellter rhwng y prawf a'r darn gwaith.
Pan fydd y darn gwaith yn darged tebyg gyda'r un gwerth p, mae X a VO yn cyfateb fesul un. Gellir cael X drwy ryngosod y data arbrofol o fesur agosrwydd gwahanol dargedau. Fel hyn, gellir mesur sefyllfa'r robot o'r gwrthrych targed gan synhwyrydd isgoch, ac yna gellir llywio a lleoli'r robot symudol drwy ddulliau prosesu gwybodaeth eraill.
Er bod gan leoli synwyryddion isgoch fanteision sensitifrwydd uchel, strwythur syml a chost isel hefyd, oherwydd eu datrysiad ongl uchel a'u datrysiad pellter isel, fe'u defnyddir yn aml fel synwyryddion agosrwydd mewn robotiaid symudol i ganfod rhwystrau agosáu neu gynnig sydyn, sy'n gyfleus i bobl robot atal rhwystrau mewn argyfwng.
Technoleg Slam
Mae'r rhan fwyaf o'r mentrau robot gwasanaeth sy'n arwain y diwydiant yn mabwysiadu technoleg slam. Beth yw technoleg slam? Yn fyr, mae technoleg slam yn cyfeirio at yr holl broses o leoli robot, mapio a chynllunio llwybrau mewn amgylchedd anhysbys.
Defnyddir Slam (lleoleiddio a mapio ar y pryd), gan ei fod wedi'i gynnig yn 1988, yn bennaf i astudio gwybodaeth am symud robot. Ar gyfer amgylchedd dan do cwbl anhysbys, gyda synwyryddion craidd fel lidar, gall technoleg slam helpu'r robot i adeiladu map amgylchedd dan do a helpu'r robot i gerdded yn annibynnol.
Gellir disgrifio problem SLAM fel: mae'r robot yn dechrau symud o sefyllfa anhysbys mewn amgylchedd anhysbys, yn lleoli ei hun yn ôl amcangyfrif safle a data synhwyrydd, ac yn adeiladu map cynyddrannol ar yr un pryd.
Mae dulliau gweithredu technoleg slam yn cynnwys vSLAM, wiFi slam a slam lidar yn bennaf.
1. VSLAM (SLAM gweledol)
Mae'n cyfeirio at lywio ac archwilio gyda chamerâu manwl fel camera a Kinect mewn amgylchedd dan do. Ei egwyddor waith yw gwneud gwaith prosesu optegol ar amgylchedd cyfagos y robot. Yn gyntaf, defnyddir y camera i gasglu'r wybodaeth am ddelwedd, cywasgu'r wybodaeth a gasglwyd, ac yna ei bwydo'n ôl i is-system ddysgu sy'n cynnwys rhwydwaith niwral a dulliau ystadegol, ac yna mae'r is-system ddysgu yn cysylltu'r wybodaeth am ddelwedd a gasglwyd â sefyllfa wirioneddol y robot, Cwblhau swyddogaeth llywio a lleoli annibynnol y robot.
Fodd bynnag, mae'r vSLAM dan do yn dal i fod yn y cam ymchwil ac mae ymhell o fod yn ymarferol. Ar y naill law, mae swm y cyfrifiad yn rhy fawr, sy'n gofyn am berfformiad uchel o'r system robot; Ar y llaw arall, ni ellir defnyddio'r mapiau a gynhyrchir gan vSLAM (cymylau pwyntiau yn bennaf) ar gyfer cynllunio llwybrau robot, y mae angen eu harchwilio a'u hymchwilio ymhellach.
2.Wifi-SLAM
Mae'n cyfeirio at ddefnyddio amrywiaeth o ddyfeisiau synhwyro mewn ffonau clyfar ar gyfer lleoli, gan gynnwys WiFi, GPS, gyroscope, acceleromedr a magnetomedr, a thynnu map dan do cywir o'r data a gafwyd drwy ddysgu peirianyddol, adnabod patrymau ac algorithmau eraill. Prynwyd darparwr y dechnoleg hon gan afal yn 2013. Nid yw'n hysbys a yw Apple wedi cymhwyso technoleg slam WiFi i'r iPhone, fel bod pob defnyddiwr iPhone yn cyfateb i gario robot tynnu lluniau bach. Nid oes amheuaeth nad yw lleoli mwy cywir nid yn unig yn ffafriol i'r map, ond hefyd yn gwneud pob cais sy'n dibynnu ar leoliad (LBS) yn fwy cywir.
3.Lidar SLAM
Mae'n cyfeirio at ddefnyddio lidar fel synhwyrydd i gael data map, fel y gall y robot wireddu lleoli cydamserol ac adeiladu mapiau. O ran y dechnoleg ei hun, mae wedi bod yn eithaf aeddfed ar ôl blynyddoedd o ddilysu, ond mae angen datrys tagfeydd cost uchel lidar ar frys.
Mae ceir di-yrrwr Google yn defnyddio'r dechnoleg hon. Daw'r lidar a osodwyd ar y to o gwmni felodyne o'r Unol Daleithiau ac mae'n gwerthu am fwy na $70000. Gall y lidar hwn ollwng 64 o ffa laser i'r cyffiniau wrth gylchdroi ar gyflymder uchel. Pan fydd y laser yn cyffwrdd â'r gwrthrychau a'r ffurflenni cyfagos, gall gyfrifo'r pellter rhwng y corff cerbyd a'r gwrthrychau cyfagos. Yna mae'r system gyfrifiadurol yn tynnu map topograffig 3D cain yn ôl y data hyn, ac yna'n ei gyfuno â'r map cydraniad uchel i gynhyrchu modelau data gwahanol ar gyfer y system gyfrifiadurol ar y bwrdd. Mae Lidar yn cyfrif am hanner cost y cerbyd cyfan, a all hefyd fod yn un o'r rhesymau pam nad yw cerbydau di-griw Google yn gallu cael eu cynhyrchu ar raddfa fawr.
Mae gan Lidar nodweddion uniongyrchedd cryf, sy'n gallu sicrhau cywirdeb mordwyo ac addasu i'r amgylchedd dan do yn effeithiol. Fodd bynnag, nid yw slam lidar wedi perfformio'n dda ym maes mordwyo dan do robot, oherwydd mae pris lidar yn rhy ddrud.