Кто есть кто в робототехнике. Выпуск I. Компоненты и решения для создания роботов и робототехнических систем

Разнообразие этих показателей и различные модели использования заставляют сделать вывод, что не существует единой наилучшей технологии позиционирования, обеспечивающей конечному пользователю оптимальный результат во всех возможных средах и ситуациях. Однако во многих случаях «единая наилучшая технология» и не требуется. В качестве альтернативного решения можно объединить или агрегировать информацию о местоположении, собранную с помощью всех этих технологий, и дать единую, наилучшую оценку местоположения на базе данных, полученных от всех технологий позиционирования, существующих на данный момент. Именно для этого и предназначена среда Universal Location Framework.

Различные системы определения местоположения представляют выходные данные в разных форматах с различными уровнями разрешения и точности. Тем не менее, можно выделить несколько основных принципов измерений.

• Существуют фундаментальные методы измерения.

• Существуют стандартные способы комбинирования результатов измерений.

• Существуют стандартные взаимосвязи между объектами.

• Приложения связаны с деятельностью пользователей.

• Важно учитывать степень неточности результатов.

Исследователи воспользовались методами, применяемыми в статистике и в системах компьютерного зрения, чтобы объединить результаты измерений, учитывая при этом степень их неточности (модель произвольного распределения вероятностей) при помощи метода, известного как «фильтрация частиц».

Объединение технологий важно не только для того, чтобы клиент мог пользоваться несколькими технологиями определения местоположения, но и чтобы он мог легко переключаться от одной технологии к другой при переходе из одной среды в другую. Таким образом, одновременная поддержка нескольких технологий позиционирования необходима для того, чтобы платформа могла надежно, точно и осмысленно передавать приложениям информацию о местоположении. К примеру, представьте себе пользователя, входящего в здание. Находясь снаружи, он получает информацию о местонахождении при помощи GPS-приемника. Внутри здания этот приемник уже не может получать информацию с GPS-спутников. Но платформа оснащена интерфейсом доступа к беспроводной сети, который позволяет получать информацию на основе данных о силе сигнала, поступающего на несколько базовых станций беспроводной сети. Единственное изменение, которое «ощутит» приложение, – это изменение степени точности получаемой информации о местоположении. Но благодаря гладкому переходу к беспроводной сети никаких перерывов в поступлении информации о местоположении не происходит.

С помощью этой информации пользователь может получить услуги – найти, где находится ближайший принтер, свободный конференц-зал, доступная рабочая станция, точка общественного питания или ресторан, заправка и т. п. Например: платформа выдает карту здания и маршрут движения в конференц-зал на 32-м этаже в северо-восточном крыле здания, где назначена встреча. А поскольку сегодня создаются мобильные роботы для путешествия внутри зданий, мы в нашем справочнике рассмотрим различные принципы работы их навигации.

Глава 1 Ориентирование робота в пространстве и распознавание окружающей среды

1. Самонаведение, основанное на безотносительном (абсолютном) местоположении

(по книге Joseph L. Jones «Robot Programming» – рис.1.1)

Рис 1.1

Системы, в основе работы которых лежат реакции на окружающую обстановку, часто используются, чтобы выполнить задачи, для решения которых доступна только «местная» информация. Из-за этого может сложиться впечатление, что такие системы испытывают трудности с подключением к «глобальной» информации. На самом же деле системы, реагирующие на окружающую обстановку, могут в полном объёме оперировать и глобальной информацией. Проблема в стоимости информации: если создатель робота согласен оплатить полноценную систему позиционирования, программное обеспечение реагирования робота сможет успешно использовать получаемые данные.

Ряд коммерческих навигационных систем способны предоставить всестороннюю информацию для позиционирования. Сюда входят устройства, которые используют звуковые маяки или оптические маяки, или устройства, которые используют лазерные сканеры – одни или в комплексе с закодированными целями, установленными в окружающей среде робота. Система, которая знакома большинству людей, – глобальная система позиционирования GPS.

Рассмотрим применение GPS в «уличном» роботе (GPS хорошо работает только в пространстве под открытым небом). GPS приемник постоянно вычисляет широту и долготу на основе параметров сигналов, полученных от группировки специальных спутников. Как использовать такую информацию, чтобы довести своего робота к определённому месту назначения?