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Mapas de navegabilidade para condução autónoma no Campus UA

Mapas de navegabilidade para condução autónoma no Campus UA

Introdução ao Hector Slam

Para realmente existir autonomia, antes de ser realizado o planeamento de caminhos é necessário criar um modelo da zona de interesse, isto para que, o robô possa avaliar se é possível navegar, mas também se localizar.

 

Como já foi dito num post anterior, irá ser usado um pacote de software em ambiente ROS, denominado de Hector Slam. Este pacote foi desenvolvido pela equipa HECTOR (Heterogereous Cooperating Team of Robots), da Universidade de Darmstadt Alemanha. Esta equipa foi criada em 2008 em que começou a usar ROS nos finais de 2010. É de mencionar que, a nível mundial, eles ganharam vários prémios como o segundo lugar na RoboCup 2010 em Singapura.

O pacote em questão tem baixo consumo computacional, e por consequência, é excelente para o uso em processadores pequenos, de baixo poder de processamento e potencia.

 

Para realizar o SLAM 2D num ambiente exterior é usado um sistema LIDAR (Light Detection And Ranging) com base num laser. Para representação do ambiente, e no final também usado para localização, são usadas grelhas de ocupação (occupancy grid map), em que usam algoritmos computacionais. Estimando a posição e orientação da plataforma onde o laser se encontra é possível converter dados adquiridos para uma nuvem 2D de pontos.

A segunda fase da construção do mapa é, entre cada scan adquirido, verificar a correspondência para cada frame e alinha-los. Nesta área o Hector
Slam tenta, optimizar e comparar o alinhamento dos pontos dos feixes laser que vão sendo obtidos, com o mapa construído até aquele momento.


Este tipo de correspondência é baseada em métodos de Gauss-Newton, em que, à medida que existem novos scans, estes são alinhados com o mapa já existente. Esta tarefa é realizada de forma implícita com todos os scans anteriormente feitos.


Com base nisto, e usando o Hector Slam, foi realizado um teste inicial no ultimo piso do Departamento de Engenharia Mecânica. O resultado deste teste pode ser verificado na figura abaixo. É de notar que para usar este pacote, é aconselhável usar um laser com uma frequência mais elevado do que o que foi usado (a rondar os 30 scans por segundo).

1stTest.png

 

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