В статье, недавно опубликованной в журнале IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Weisong Shi, Ph.D., адъюнкт-профессор информатики в Инженерном колледже описывает свою разработку метода под названием LOBOT, который обеспечивает точные трехмерные позиции в реальном времени как в помещении, так и на открытом воздухе. Проект был частично поддержан наградой Wayne State Career Development Chair, которая дает Ши возможность исследовать другие области после получения должности в WSU.
Ученые считают, что небольшие наземные роботизированные машины имеют большой потенциал для использования в ситуациях, которые либо неудобны, либо слишком утомительны для человека.
Например, робот может стать частью промышленных предприятий, помогать пожилым людям или служить экскурсоводом в выставочном центре. Минимальные размеры робота позволяют ему перемещаться по узким проходам, например туннелям.
Для выполнения таких миссий роботизированному транспортному средству часто требуется точная локализация в режиме реального времени. Но поскольку частая калибровка или управление внешними устройствами затруднительны или невозможны, полностью интегрированная система самопозиционирования является идеальной.
Кроме того, эта система должна работать в помещении или на открытом воздухе без калибровки или управления человеком и стоить как можно меньше.
В статье под названием «LOBOT: недорогая автономная локализация малогабаритных наземных роботизированных транспортных средств» Ши и ведущий автор Гуосин Чжань, один из его бывших аспирантов, описывают свою технику, которая объединяет приемник GPS, местный родственник позиционирование на основе трехмерного акселерометра, датчика магнитного поля и нескольких датчиков вращения двигателя.
Исследователи отметили, что ведущий журнал в этой области IEEE Transactions широко представил их статью в апрельском выпуске 2013 года. Они гордятся тем, что их работа продолжалась до того, как в июне 2011 года президент Барак Обама объявил о Национальной робототехнической инициативе, которая направлена на ускорение разработки и использования роботов в Соединенных Штатах, которые работают вместе с людьми или совместно с ними.
Методика Ши сочетает в себе элементы общих схем локализации для наземных роботизированных транспортных средств, отмечая, что каждая из этих схем имеет ограничения. Одна схема, использующая только GPS, требует много энергии.
Другое, радиопозиционирование, требует правильной калибровки, дружественной среды и набора внешних устройств для генерации или приема радиосигналов.
Третья схема, использование методов зрения, в значительной степени зависит от распознавания объектов или форм и часто имеет ограниченные пространственные и визуальные требования.
Кроме того, эти объекты и формы должны быть захвачены и загружены в компьютер, который, как и GPS, требует много энергии.
Четвертая схема, инерционные датчики, является частью конструкции LOBOT.
Инерционные датчики часто используются для обнаружения движения, но, в отличие от методов, основанных на радиовидении или радиовидении, работают независимо от внешних условий окружающей среды и не нуждаются во внешней ссылке. Однако предыдущие методы поддержания их точности привели к высокой стоимости и сложности калибровки.
LOBOT использует гибридный подход, который локализует роботизированные транспортные средства с нечастым использованием GPS, трехмерную версию акселерометра, используемого в других системах инерционных датчиков, и несколько датчиков вращения двигателя — все они установлены на роботизированном транспортном средстве. Все компоненты имеются в продаже, некоторые из них стоят всего 20 долларов.
«Наша цель состояла в том, чтобы решить проблему путем создания робота, который использует ряд существующих технологий, которые можно использовать для решения проблемы определения местоположения, что является ключом ко многим возможным приложениям», — сказал Ши. "Из-за того, что в ближайшие пять-десять лет роботам потребуется выполнять все больше задач, очень важно разработать более дешевый и маломощный подход, который может решить эту проблему как можно точнее."