Характер деятельности многих отраслей промышленности и сферы услуг меняется в связи с развитием науки и техники. К ним относится применимость различных современных методов для содействия прогрессу. Новейшая осуществимость Интернета вещей, который движет индустриальной революцией, также внесла свой вклад в создание лучших приложений. Одним из наиболее развившихся за это время приложений, является навигация мобильного (портативного) робота.
Навигация - это основополагающая концепция портативности каждого робота. Существует два типа навигации. Первая - местное судоходство, ориентированное на экологическую обстановку на небольшом расстоянии, чтобы избежать препятствий или столкновений. Другая категория относится к мировой навигации и относится к локализации робота в более широком масштабе с применением глобальной карты или предварительно заданных топологических карт относительно начального положения робота. Местная навигация всегда связана с датчиками, чтобы дать сигнал об обнаружении робота на внешней среде для того, чтобы позиционировать себя в этой среде и сформировать карту соответствующей местности.
Обычный мобильный робот использует лазерные, ультразвуковые или инфракрасные датчики для сбора данных при планировании своего пути. Однако этот тип датчиков дает данные только скрытым образом. Алгоритм включает математические вычисления входных данных, воспринимаемых с момента приема светового излучения или звукового сигнала, передаваемого от источника, установленного на роботе. Система датчиков иногда может быть неточной из-за прерывания сигнала перемещения, вызванного помехами окружающей среды, что может привести к неправильному приему данных.
Поэтому датчик технического зрения является альтернативой обычным датчикам, применяемым в мобильном роботе. Изображение, полученное камерой, представляет собой визуализирующие данные, которые воспринимаются обрабатывающим устройством и анализируются с помощью алгоритмов для интерпретации в полезную информацию для планирования пути робота.
Монокулярная система зрения состоит из одной камеры в качестве датчика входного сигнала. Реализация системы монокулярного зрения на мобильном роботе потребует предварительной калибровки камеры с помощью объекта калибровки, состоящей из схожести определенных характеристик, таких как цвет или форма с обнаруживаемым объектом. Для интеграции технического зрения с роботизированной системой управления движением необходимо программирование для создания алгоритмов расчета значений параметров, соответствующих таким данным, как пиксельные координаты, которые приходят из входного изображения. Планирование маршрута будет осуществляться в соответствии с информацией, полученной из интерпретируемых данных. Значения параметров движения необходимы для отправки управляющего сигнала на исполнительные механизмы робота для его соответствующего перемещения.
Навигация с визуальным наведением может обеспечить мобильному роботу большую для выполнения его задач. Монокулярная система технического зрения идеально подходит для применения в помещениях. Кроме того, функция предотвращения препятствий портативного робота очень полезна для решения различных проблем, таких как прокладка путей и перемещение материалов, особенно в динамических условиях. В этом исследовательском проекте следование по траектории и статическое устранение препятствий будет навигации. Соответственно, система навигации должна быть способна быстро преодолевать препятствия без столкновений и перемещаться по внутреннему пространству.
Алгоритмы сбора оперативной информации для навигации на основе технического зрения
Система технического зрения - это технология, которая помогает машине видеть свою среду обитания так, как видит и интерпретирует ее человек, чтобы она была полезной информацией для последующего использования в конкретных целях
Навигационная система мобильного робота состоит из систем восприятия для обнаружения окружения, систем планирования маршрута для организации маршрута и систем управления двигателем для активации движения тела робота.
Более того, исследования показали, что стратегии видения являются исключительно привлекательной основой для навигации в закрытом пространстве. В основном, главным соображением при использовании датчиков изображения и его обработке является его влияние на точную работу навигационной системы. Для навигации роботу необходимо преобразовывать информацию зондирования в концентрированные данные о состоянии окружающей среды, чтобы определить его местоположение. Затем он должен определить верный путь для достижения своей цели. После этого система вождения мобильного робота будет активирована для достижения пункта назначения.
Монокулярное зрение
В различных техниках и методах, используемых для позиционирования, общие проблемы заключаются в определении ориентации транспортного средства, а также его расположения. Как отмечалось выше, для определения местоположения по зрению применяется метод, используемый для определения местоположения по ориентирам и картам. Позиционирование на основе визуализации использует оптический датчик. Примерами широко используемых оптических датчиков являются такие лазерные дальномеры и фотометрические камеры, в которых используются ПЗС-матрицы. Использование визуального датчика дает пользователю очень большой объем информации об окружающей среде мобильного робота. Кроме того, визуальный датчик может быть лучшим источником информации по сравнению с любым другим датчиком, представленным до сих пор.
Благодаря возможности визуального сенсора предоставлять пользователю огромную ценность информации, извлечение функций, наблюдаемых в процессе получения информации о местоположении, является непростой целью. Проблемы локализации с использованием техники, основанной на зрении, привлекли большое внимание исследователей и на данный момент активно решаются.
Система стереозрения
Кроме системы монокулярного зрения, на роботе устанавливается стереосистема, состоящая из двух идентичных камер. Этот тип системы зрения намного более способен предсказывать расстояние до объекта так же, как стереозрение, которым располагает человек и большинство хищных животных от своих природных способностей. Кстати, реализовать эту систему стереозрения сложно, так как для этого требуется высокая точность выравнивания камер, что требует специальных знаний техники или высокоточной машины, что может привести к очень высокой стоимости.
Совершенствование компьютерных технологий позволило исследователям разработать систему технического зрения с более высокими возможностями. Это способствует совершенствованию навигационной системы для мобильных роботов. Однако большинство исследований все еще предпочитают использовать монокулярную систему зрения, а не стерео. Это необходимо для того, чтобы свести к минимуму требования к вычислениям и, следовательно, повысить эффективность
