Mobile Robot Localization and Map Building: A Multisensor Fusion Approach

ویرایش: 1 
نویسندگان: José A. Castellanos,  Juan D. Tardós (auth.)  
سری:  
ISBN (شابک) : 9781461369820, 9781461544050 
ناشر: Springer US 
سال نشر: 1999 
تعداد صفحات: 211 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 13 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 36,000



در طول دهه گذشته، بسیاری از محققان تلاش خود را صرف ساخت ماشین‌های انقلابی و ارائه انواع هوش مصنوعی برای انجام برخی از خطرناک‌ترین، پرخطرترین یا یکنواخت‌ترین وظایفی کرده‌اند که در طول تاریخ به انسان‌ها محول شده است. در میان این ماشین‌ها، ربات‌های متحرک بدون شک در لبه‌ی برتر جهت‌های تحقیقاتی فعلی قرار دارند. یک طبقه‌بندی تقریبی از روبات‌های متحرک را می‌توان در نظر گرفت: از یک سو، روبات‌های متحرک که برای محیط‌های داخلی ساخته شده توسط انسان طراحی شده‌اند. از سوی دیگر، ربات‌های متحرک برای محیط‌های بیرونی بدون ساختار، که می‌تواند شامل روبات‌های پروازی، روبات‌های فضا محور و روبات‌های زیر آب باشد. متداول‌ترین مکانیسم حرکتی برای روبات‌های متحرک سطحی، مکانیزم مبتنی بر چرخ است که هم برای سطوح مسطح، که در محیط‌های ساخت انسان یافت می‌شود، و هم برای زمین‌های ناهموار، که در محیط‌های بیرونی یافت می‌شود، سازگار است. با این حال، برخی از محققان پیشرفت‌های موفقیت‌آمیزی را در مورد روبات‌های متحرک مبتنی بر پا که قادر به بالا رفتن از پله‌ها هستند، گزارش کرده‌اند، اگرچه آنها نیاز به بررسی بیشتر دارند. کار تحقیقاتی ارائه شده در اینجا بر روی ربات های متحرک مبتنی بر چرخ متمرکز است که در محیط های داخلی ساخته شده توسط انسان حرکت می کنند.
مشکلات اصلی شرح داده شده در این کتاب عبارتند از:

• نمایش و ادغام اطلاعات هندسی نامشخص با استفاده از مدل تقارن ها و آشفتگی ها (SPmodel). این مدل استفاده از نظریه احتمال را برای نشان دادن عدم دقت در مکان یک عنصر هندسی و تئوری تقارن برای نشان دادن جزئی بودن به دلیل ویژگی‌های هر نوع عنصر هندسی ترکیب می‌کند.
• راه حلی برای اولین مشکل مکان یابی، یعنی محاسبه یک تخمین برای مکان ربات متحرک زمانی که وسیله نقلیه به طور کامل در محیط گم شده است. این مشکل به عنوان جستجو در یک درخت تفسیر با استفاده از الگوریتم های تطبیق کارآمد و محدودیت های هندسی برای کاهش اندازه فضای راه حل فرموله شده است.
• این کتاب چارچوب احتمالی جدیدی را پیشنهاد می‌کند که با مشکل مکان‌یابی و ساخت نقشه همزمان برای روبات‌های متحرک سازگار شده است: نقشه تقارن‌ها و آشفتگی‌ها (SPmap). این چارچوب به‌طور تجربی توسط یک آزمایش کامل تأیید شده است که از حقیقت پایه برای تأیید دقیق دقت و تناسب رویکرد سود می‌برد.

این کتاب بر کلیت راه‌حل‌های ارائه‌شده برای مشکلات مختلف تأکید می‌کند. استقلال آنها نسبت به حسگرهای بیرونی نصب شده روی ربات متحرک. نتایج نظری با آزمایش‌های واقعی تکمیل می‌شوند، جایی که استفاده از رویکردهای مبتنی بر چند حسگر برجسته می‌شود.

During the last decade, many researchers have dedicated their efforts to constructing revolutionary machines and to providing them with forms of artificial intelligence to perform some of the most hazardous, risky or monotonous tasks historically assigned to human beings. Among those machines, mobile robots are undoubtedly at the cutting edge of current research directions. A rough classification of mobile robots can be considered: on the one hand, mobile robots oriented to human-made indoor environments; on the other hand, mobile robots oriented to unstructured outdoor environments, which could include flying oriented robots, space-oriented robots and underwater robots. The most common motion mechanism for surface mobile robots is the wheel-based mechanism, adapted both to flat surfaces, found in human-made environments, and to rough terrain, found in outdoor environments. However, some researchers have reported successful developments with leg-based mobile robots capable of climbing up stairs, although they require further investigation. The research work presented here focuses on wheel-based mobile robots that navigate in human-made indoor environments.
The main problems described throughout this book are:

• Representation and integration of uncertain geometric information by means of the Symmetries and Perturbations Model (SPmodel). This model combines the use of probability theory to represent the imprecision in the location of a geometric element, and the theory of symmetries to represent the partiality due to characteristics of each type of geometric element.
• A solution to the first location problem, that is, the computation of an estimation for the mobile robot location when the vehicle is completely lost in the environment. The problem is formulated as a search in an interpretation tree using efficient matching algorithms and geometric constraints to reduce the size of the solution space.
• The book proposes a new probabilistic framework adapted to the problem of simultaneous localization and map building for mobile robots: the Symmetries and Perturbations Map (SPmap). This framework has been experimentally validated by a complete experiment which profited from ground-truth to accurately validate the precision and the appropriateness of the approach.

The book emphasizes the generality of the solutions proposed to the different problems and their independence with respect to the exteroceptive sensors mounted on the mobile robot. Theoretical results are complemented by real experiments, where the use of multisensor-based approaches is highlighted.

Front Matter....Pages i-xiii
Introduction....Pages 1-8
Uncertain Geometric Information....Pages 9-30
Segment-based Representation of Indoor Environments....Pages 31-55
Detecting High-Level Features by Multisensor Fusion....Pages 57-82
The First-Location Problem....Pages 83-126
Simultaneous Localization and Map Building....Pages 127-170
Conclusions....Pages 171-174
Back Matter....Pages 175-205