Robotics and Cognitive Approaches to Spatial Mapping

این کتاب زمینه‌های نقشه‌برداری فضایی ربات و نقشه‌برداری فضایی شناختی را گرد هم می‌آورد که در برخی از مشکلات اصلی مشترک مشترک هستند. به طور منطقی می توان انتظار داشت که برخی تحقیقات متقابل بین این دو منطقه رخ داده باشد، و این اتفاق اخیراً رخ داده است. نشانه‌هایی وجود دارد که هر دو زمینه بالغ شده‌اند و تلاش‌هایی برای بارورسازی متقابل در حال انجام است، اما هنوز کامل و رایج نیست.

نقشه‌برداری فضایی ربات، در این کتاب، در مورد مشکل یک روبات که نمایشی از محیط خود را از داده های جمع آوری شده توسط حسگرهایش محاسبه می کند. این مشکل از زمان ایجاد اولین ربات متحرک مستقل در اواخر دهه 1960 مورد مطالعه قرار گرفته است. مردم و حیوانات همچنین نمایشی از محیط خود را محاسبه می کنند که معمولاً به عنوان نقشه شناختی از آن یاد می شود. نقشه برداری شناختی فضایی در مورد مسئله محاسبه یک نقشه شناختی است و توسط بسیاری از محققان با پیشینه های متفاوت به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است.

این کتاب شامل سه بخش است: نقشه برداری رباتی، شناختی. نقشه برداری و نقشه برداری ربات شناختی. بخش اول به بخش مقطعی از مشکلاتی که معمولاً در نقشه برداری ربات یافت می شود، مانند عدم قطعیت، محلی سازی، محیط های بدون ساختار و معماری های کنترلی می پردازد. این شامل یک مقدمه جامع برای مسئله معروف SLAM است. بخش دوم آثاری را بر روی نقشه‌برداری شناختی ارائه می‌کند و در مورد چگونگی سودمندی این یافته‌ها برای محققان علاقه‌مند به نقشه‌برداری روبات بحث می‌کند. شناخت فضایی بر اساس رفتار انسان ها و حیوانات و نحوه کدگذاری اطلاعات مکانی در مغز بررسی می شود. بخش سوم اجرای تئوری های نقشه برداری شناختی بر روی ربات های متحرک را ارائه می کند. این شامل مدل‌های محاسباتی نقشه‌های شناختی، مانند نقشه‌های متریک-توپولوژیکی ترکیبی، نمایش‌های فضای مطلق، و رویکردهای بیومیمتیک است.

This book brings together the fields of robot spatial mapping and cognitive spatial mapping, which share some common core problems. One would reasonably expect some cross-fertilisations of research between the two areas to have occurred, and this has happened but only recently. There are signs that both fields have matured and that efforts to cross-fertilise are happening, but it is neither complete nor common yet.

Robot spatial mapping, in this book, is about the problem of a robot computing a representation of its environment from data gathered by its sensors. This problem has been studied since the creation of the first autonomous mobile robot in the late nineteen-sixties. People and animals also compute a representation of their environment, which is commonly referred to as a cognitive map. Cognitive spatial mapping is about the problem of computing a cognitive map, and has been studied extensively by many researchers of disparate backgrounds.

The book consists of three parts: Robot Mapping, Cognitive Mapping, and Cognitive Robot Mapping. The first part addresses a cross section of problems commonly found in robot mapping, such as uncertainty, localization, unstructured environments, and control architectures. It includes a comprehensive introduction to the famous SLAM problem. Part two presents works on cognitive mapping and discusses how the findings could benefit researchers interested in robot mapping. Spatial cognition is examined based on behaviour of humans and animals, and how spatial information is encoded in the brain. The third part presents implementations of cognitive mapping theories on mobile robots. It includes computational models of cognitive maps, such as hybrid metric-topological ones, absolute space representations, and biomimetic approaches.