Картографические методы в искусственном интеллекте и робототехнике

В искусственном интеллекте и робототехнике роботам требуются карты, чтобы судить об их пространственной среде. Карта — это не что иное, как пространственное измерение вокруг робота, необходимое для его движения. Это часть процесса SLAM (одновременная локализация и сопоставление).

SLAM сочетает в себе локализацию робота и картографирование окружающей среды одновременно. Это важная функция, которая определяет действия робота, а также концепция, используемая для обучения с подкреплением; где среда динамична, и система должна быстро адаптироваться к изменениям.

Проблему SLAM часто называют проблемой курицы и яйца. Потому что мы всегда стоим перед дилеммой: будет ли локализация робота раньше карты или наоборот.

Есть 3 типа карт; а именно сенсорные карты, топологические карты и геометрические карты

Сенсорные карты:

Роботы используют датчик для восприятия окружающей среды. Такие карты являются прямым представлением окружающей среды на основе качества и точности. Робототехника сочетает измерения с информацией об одометрии и использует такие методы, как сервоуправление или определение характеристик ответов датчиков для навигации по карте. Когда робот перемещается по окружающей среде, он собирает показания датчиков, и у нас будет этот набор измерений.

[I(xi, Yi, theta)], где я собираю непрерывное приближение. Графическое представление местоположения создается роботом, и его края соответствуют пересечениям. Изображение основано на визуальном ландшафте и левой, правой ориентации робота.

Топологические карты:

Длинные метрические карты трудно поддерживать, альтернативой им могут быть топологические карты, основанные на графах; где узлы представляют места, а ребра представляют дуги/пути.

Граф представлен

G = (В, Е)

• вершины, представленные V = (V1, V2 … VN) Техническое обслуживание
• ребра, представленные E = (e1, e2, e3 … en)

Порядок Vi и Vj важен, потому что это ориентированный граф и предполагается, что пути в одном пути представлены порядком.

Вершины графа — это те позиции, которые составляют наилучшее значение более чем одной функции. Чтобы более тесно связать граф с картой фактического пространства, описание ребра можно немного расширить, чтобы можно было четко указать порядок ребер, возникающих в высшей точке каждого графа.

Например, робот TOTO использует топологическую карту, когда открывает свой мир. По мере обнаружения ориентиров они превращаются в узлы на графике вместе с качественными ресурсами, такими как левая стена, правая стена, коридор и поведение компаса.

Процесс обслуживания точности — это повышенная гарантия того, что одинаковые ориентиры не становятся несколькими узлами на графе, и таким образом этот подход показывает необходимые факторы топологического отображения.

Геометрические карты:

Геометрические карты представляют собой хорошо организованную информацию об окружающей среде, поскольку они представлены координатами. Инспекция неопознанной среды приводит к геометрическим картам из открытий и связанных с ними проблем, которые изучаются в основном в области вычислительной геометрии. Они чувствительны к шуму. Каждый объект карты связан радиально, чтобы создать образ открытого пространства. Радиальные полигоны используются для локализации, а робот использует пространство.

Геометрические карты, вероятно, являются наиболее часто используемым типом карт в автономной робототехнике. Таким образом, неудивительно, что большой объем работы при самостоятельном отображении зависит от получения геометрических карт.