МЕТОД ПОБУДОВИ ПЛОСКОЇ КАРТИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРОСТОРУ ДЛЯ МОБІЛЬНОЇ РОБОТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ
METHOD OF CONSTRUCTING A FLAT MAP OF THE SURROUNDING SPACE FOR A MOBILE ROBOTIC SYSTEM
Сторінки: 243-246. Номер: №6, 2023 (329) 
Автори:
МОСПАН АНТОН
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
e-mail: moltenclouds@gmail.com
КИРИЧУК Юрій
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
https://orcid.org/ 0000-0001-8638-6060
e-mail: kirichuky@gmail.com
MOSPAN ANTON, KYRYCHUK YURII
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2023-329-6-243-246
Анотація мовою оригіналу
В роботі запропоновано метод побудови локальної карти мобільного робота, яка за допомогою лазерного далекоміра дозволяє визначати положення об’єктів в просторі. Окрім цього, проаналізовано параметри точності зазначеного методу побудови карти середовища, що дозволяє формувати вимоги до апаратних засобів для управління мобільним роботом.
Вважається, що початкова карта відома і в ході роботи (руху робота) її лише уточнюють і доповнюють. В якості основних датчиків використані одометри (датчики швидкості коліс) і лазерний скануючий далекомір (лідар), який вимірює відстань до перешкод в площині, паралельній площині руху робота. Скануючі далекоміри в системах машинного зору формують в даному випадку двовимірну картину навколишнього простору. Кінцевим результатом лазерного сканування є визначені просторові координати точок перешкод. Сукупність точок відбиття лазерних променів утворює нерегулярну сітку з великою кількістю таких точок. За цими даними математичним способом можна, після камерального доопрацювання, отримати цифрову модель простору поверхні у вигляді регулярної сітки.
Під нездоланними перешкодами розуміють тільки виступаючі перешкоди, які потрапляють в поле зору далекоміра (тобто мають висоту не менше висоти установки далекоміра).
Пропонується сортування виміряних поточних точок на відомій карті. З моменту створення відомої карти могли відбутися зміни (карта може застаріти). Необхідно не тільки внести ці зміни в карту, але й не пропустити старі відомі перешкоди, які в процесі перевиміряють. Запропонований спосіб побудови карти добре працює тільки в нормальному середовищі, тобто в тому випадку, коли кутові розміри перешкод в кілька разів перевищують кутовий дозвіл далекоміра. При наявності великої кількості дрібних перешкод швидкість методу різко падає і збільшуються помилки при побудові карти. Великою перевагою методу є те, що завжди відома кількість збережених точок – це кількість сегментів кривої, помножена на три.
Ключові слова: робот, лазерний скануючий далекомір, лідар, карта середовища.
Розширена анотація англійською мовою
The paper proposes a method of building a local map of a mobile robot, which allows determining the position of objects in space with the help of a laser range finder. In addition, the accuracy parameters of the specified method of building an environment map were analyzed, which allows for the formation of requirements for hardware for controlling a mobile robot.
It is assumed that the initial map is known and during the work (the movement of the robot) it is only clarified and supplemented. The main sensors used are odometers (wheel speed sensors) and a laser scanning range finder (lidar), which measures the distance to obstacles in a plane parallel to the plane of the robot’s movement. Scanning rangefinders in machine vision systems form in this case a two-dimensional picture of the surrounding space. The final result of laser scanning is the determined spatial coordinates of the points of obstacles. The collection of laser beam reflection points forms an irregular grid with a large number of such points. According to these data, a digital model of the surface space in the form of a regular grid can be obtained by a mathematical method, after camera refinement.
Insurmountable obstacles mean only projecting obstacles that fall into the field of view of the rangefinder (that is, have a height not less than the height of the rangefinder installation). It is proposed to sort the measured current points on a known map. Changes may have occurred since the creation of the v-home map (the map may be out of date). It is necessary not only to make these changes to the map, but also not to miss the old known obstacles, which are remeasured in the process. The proposed method of constructing the map works well only in a normal environment, that is, in the case when the angular dimensions of obstacles are several times greater than the angular resolution of the rangefinder. In the presence of a large number of small obstacles, the speed of the method drops sharply and errors during map construction increase. The great advantage of the method is that the number of saved points is always known – it is the number of curve segments multiplied by three.
Keywords: robot, laser scanning rangefinder, lidar, environment map.
