Ten robot nie zginie

Naukowcy z Fraunhofer Institute for Optronics, System Technologies and Image Exploitation IOSB w Karlsruhe skonstruowali mobilnego robota, który potrafi poruszać się po nieznanym terenie, tworząc w tym czasie jego mapę. Roboty mobilne mają wiele zastosowań. Pomagają sprzątać, realizują zadania związane z kontrolowaniem, a także poszukują ocalałych z katastrof. Jednakże często brak jest map, co uniemożliwia mu poruszanie się po nieznanym terenie.

Dzisiaj, roboty przemysłowe na liniach produkcyjnych nikogo już nie dziwią. Jednakże teraz pojawia się nowa generacja robotów mobilnych, które pomagają ludziom odkrywać niebezpieczne i trudnodostępne obszary, jak budynki grożące zawaleniem, jaskinie czy tereny skażone. Wyposażone w czujniki albo kamery, roboty mogą też wspierać akcje ratunkowe.

W większości mają jednak jedną słabość; brak jest map, które umożliwiłyby nawigowanie nimi w obcym terenie. Dotąd takie mapy były konieczne do poruszania się, tak samodzielnego, jak i zdalnie sterowanego. Teraz naukowcy z Fraunhofer skonstruowali robota naziemnego, który samodzielnie eksploruje teren, tworząc przy tym jego mapę. Robot ten wykorzystuje liczne czujniki oraz specjalne algorytmy.

„Aby móc nawigować niezależnie, nasz mobilny robot musi spełniać liczne wymagania. Musi być w stanie zlokalizować się w otoczeniu, stale przeliczać swoją pozycję, a także równocześnie tworzyć i poprawiać mapę okolicy.” – stwierdził Christian Frey z IOSB.

Aby to umożliwić, naukowcy stworzyli zestaw algorytmów dla komputera pokładowego robota. Do tego, robot jest wyposażony w czujniki. Drogomierze liczą obroty kół, czujniki inercyjne mierzą przyspieszenia, a czujniki odległości kontrolują odległość od ścian, schodów i innych przeszkód. Kamery i skanery laserowe rejestrują otoczenie i wspierają tworzenie map. Natomiast algorytmy w oparciu o dane z czujników precyzyjnie określają aktualną pozycję robota. Taka technika nawigowania i równoczesnego tworzenia mapy nazywana jest SLAM.

Mobilne roboty muszą sprostać jeszcze jednemu wyzwaniu: znaleźć optymalną ścieżkę, która pozwoli dotrzeć im do celu. W zależności od sytuacji, to może być najkrótsza i najszybsza trasa, albo najbardziej energooszczędna. Podczas planowania trasy, koniecznie trzeba wziąć pod uwagę pewne ograniczenia, jak choćby promień skrętu. Robot musi być też w stanie poradzić sobie ze zmieniającym się otoczeniem, na przykład z nowymi przeszkodami, powstałymi w wyniku trzęsienia ziemi.

„Nasz zestaw stworzyliśmy modułowym, dzięki czemu łatwo adaptować algorytmy dla różnych rodzajów robotów, albo określonych aplikacji. Na przykład, nie jest istotne jaki zestaw czujników jest wykorzystywany, albo czy robot jest dwu, czy czterokołowy.” – stwierdził Frey. „Zestaw jest uniwersalny. Może być wykorzystywany w robotach czyszczących, albo kosiarkach. Może też być w robotach patrolujących, albo kontrolujących rury z gazem.” – dodał.

(lk)