Navigaation ja liikkeen integraatio kävelevissä mobiiliroboteissa

Abstract

Kävelevien robottien tuotanto alkoi 1900-luvun puolivälissä, mutta niiden rakenne perustuu vielä nykyäänkin sitä aikaisemmin tuotettuun tutkimukseen eläinten liikkeestä. Kävelevien robottien arkkitehtuurilla on parempi liikkuvuus ja toimintakyky vaikeakulkuisilla alueilla, kuten kivikoilla tai portaikoissa, joissa renkaita käyttävät robotit voisivat jumiutua. Kävelevät robotit kärsivät kuitenkin niiden rakenteen ja tasapainon ylläpitämisen aiheuttamista ongelmista, kuten systeemin monimutkaisuudesta ja energiankulutuksesta. Robottien suosio on selvästi kasvussa ja niiden teknologia kehittyy nopeasti.

Robotit havainnoivat ympäristöään yleensä laserkeilauksen, kameroiden ja vääntömomenttia tai kosketusta havaitsevien sensoreiden avulla. Havainnoinnin tuottama data syötetään samanaikaisesti SLAM-algoritmille, joka paikantaa robotin ja luo sen ympäristöstä digitaalisen mallinnuksen navigaatiota varten. Havainnointia voidaan edesauttaa yhdistämällä siihen konenäön menetelmiä, joiden avulla voidaan tunnistaa esineitä tai pintojen ominaisuuksia robotin liikkuessa.

Ohjaussysteemit vastaavat robotin toimintojen koordinaatiosta ja tasapainottamisesta. Reitinlaskenta- ja liikkeenlaskentasysteemit vastaavat robotin kulkureitin ja tarkkojen liikkeiden suunnittelusta. Käytettävät menetelmät jaetaan yleensä klassisiin metodeihin, evoluutioalgoritmeihin ja koneoppimiseen. Koneoppimista voidaan haluttaessa käyttää robotin ohjaukseen, navigaation- tai liikkeenlaskennan metodien korvaamiseen.