توجيه الروبوت

الموسوعة الحرة
الملاحة الروبوتية باستخدام المعلومات البصرية والحسية الحركية (2013)

يشير تحديد موقع الروبوت إلى قدرته على تحديد موقعه واتجاهه ضمن إطار مرجعي . ويُعدّ تخطيط المسار امتدادًا لتحديد الموقع، إذ يتطلب تحديد موقع الروبوت الحالي وموقع الهدف، وكلاهما ضمن نفس الإطار المرجعي أو الإحداثيات. ويمكن أن يكون بناء الخريطة على شكل خريطة مترية أو أي ترميز يصف المواقع في الإطار المرجعي للروبوت.

تُعدّ القدرة على التنقل في البيئة المحيطة أمرًا بالغ الأهمية لأي جهاز محمول. ويأتي تجنب المواقف الخطرة، كالتصادمات والظروف غير الآمنة ( كدرجة الحرارة والإشعاع والتعرض للعوامل الجوية، إلخ)، في المقام الأول. ولكن إذا كان للروبوت غرضٌ يتعلق بأماكن محددة في بيئته، فعليه الوصول إلى تلك الأماكن. ستُقدّم هذه المقالة نظرة عامة على مهارة التنقل، وستحاول تحديد المكونات الأساسية لنظام تنقل الروبوت ، وأنواع أنظمة التنقل، بالإضافة إلى نظرة معمقة على مكونات بنائه.

تعني الملاحة الروبوتية قدرة الروبوت على تحديد موقعه ضمن إطار مرجعي ، ثم تخطيط مسار نحو وجهة محددة. وللتنقل في بيئته، يحتاج الروبوت، أو أي جهاز تنقل آخر، إلى تمثيل، أي خريطة للبيئة، والقدرة على تفسير هذا التمثيل.

يمكن تعريف الملاحة بأنها مزيج من الكفاءات الأساسية الثلاث: [ 1 ]

  1. تحديد الموقع الذاتي
  2. تخطيط المسار
  3. بناء الخرائط وتفسيرها

تستخدم بعض أنظمة الملاحة الروبوتية التحديد المتزامن للموقع ورسم الخرائط لإنشاء عمليات إعادة بناء ثلاثية الأبعاد لمحيطها. [ 2 ]

الملاحة القائمة على الرؤية

تستخدم الملاحة البصرية خوارزميات رؤية الحاسوب وأجهزة الاستشعار البصرية، بما في ذلك أجهزة تحديد المدى الليزرية والكاميرات الضوئية المزودة بمصفوفات CCD ، لاستخلاص السمات البصرية اللازمة لتحديد الموقع في البيئة المحيطة. ومع ذلك، توجد مجموعة من تقنيات الملاحة وتحديد الموقع باستخدام المعلومات البصرية، وتتمثل المكونات الرئيسية لكل تقنية فيما يلي:

  • تمثيلات للبيئة.
  • نماذج الاستشعار.
  • خوارزميات تحديد المواقع.

من أجل تقديم لمحة عامة عن الملاحة القائمة على الرؤية وتقنياتها، نقوم بتصنيف هذه التقنيات تحت الملاحة الداخلية والملاحة الخارجية .

نظام الملاحة الداخلية

تقدير الحركة الذاتية من كاميرا متحركة

أسهل طريقة لتوجيه الروبوت إلى موقع محدد هي ببساطة توجيهه إليه. ويمكن تحقيق هذا التوجيه بطرق مختلفة، منها: دفن حلقة حثية أو مغناطيسات في الأرض، أو رسم خطوط عليها، أو وضع إشارات أو علامات أو رموز شريطية، وما إلى ذلك، في البيئة المحيطة. تُستخدم هذه المركبات الموجهة آليًا (AGVs) في التطبيقات الصناعية لمهام النقل. كما يُمكن توجيه الروبوتات داخل المباني باستخدام أجهزة تحديد المواقع الداخلية القائمة على وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMU). [ 3 ] [ 4 ]

توجد مجموعة واسعة من أنظمة الملاحة الداخلية. المرجع الأساسي لأنظمة الملاحة الداخلية والخارجية هو كتاب "الرؤية لملاحة الروبوتات المتنقلة: دراسة استقصائية" من تأليف غيلهيرمي ن. دي سوزا وأفيناش س. كاك.

انظر أيضًا "تحديد المواقع القائم على الرؤية" وAVM Navigator.

وحدات التحكم في الطيران ذاتية التشغيل

تتمتع وحدات التحكم في الطيران المستقلة مفتوحة المصدر النموذجية بالقدرة على الطيران في وضع التشغيل التلقائي الكامل وتنفيذ العمليات التالية؛

  • انطلق من الأرض وحلّق إلى ارتفاع محدد
  • قم بالطيران إلى نقطة أو أكثر من نقاط الطريق
  • يدور حول نقطة محددة
  • العودة إلى وضع الإطلاق
  • انزل بسرعة محددة واهبط بالطائرة

يعتمد نظام التحكم في الطيران الموجود على متن الطائرة على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للملاحة والطيران المستقر، وغالبًا ما يستخدم أنظمة تعزيز إضافية تعتمد على الأقمار الصناعية (SBAS) ومستشعر الارتفاع (الضغط الجوي). [ 5 ]

الملاحة بالقصور الذاتي

تعتمد بعض أنظمة الملاحة للروبوتات المحمولة جواً على أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي . [ 6 ]

الملاحة الصوتية

يمكن توجيه المركبات الآلية تحت الماء بواسطة أنظمة تحديد المواقع الصوتية تحت الماء . [ 7 ] كما تم تطوير أنظمة ملاحة تستخدم السونار . [ 8 ]

الملاحة اللاسلكية

يمكن للروبوتات أيضًا تحديد مواقعها باستخدام الملاحة اللاسلكية . [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ستاشنيس، سيريل. " الرسم الآلي للخرائط والاستكشاف ". المجلد 55. سبرينغر، 2009.
  2. ↑ فوينتيس باتشيكو، خورخي، خوسيه رويز أسينسيو، وخوان مانويل ريندون مانشا. " التوطين البصري المتزامن ورسم الخرائط: دراسة استقصائية ." مراجعة الذكاء الاصطناعي 43.1 (2015): 55-81.
  3. ↑ تشين، سي.؛ تشاي، دبليو.؛ ناصر، إيه كيه؛ روث، إتش. (أبريل 2012). "نظام ملاحة روبوت متنقل داخلي منخفض التكلفة يعتمد على وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) بمساعدة قياس المسافة وشبكة Wi-Fi باستخدام قيود ديناميكية". وقائع ندوة IEEE/ION لتحديد المواقع والملاحة لعام 2012. الصفحات 1274-1279 . doi : 10.1109/PLANS.2012.6236984 . ISBN  978-1-4673-0387-3. S2CID 19472012 . 
  4. ↑ جي تي سيليكون (2017-01-07)، روبوت رائع مزود بنظام ملاحة متطور ومراقبة فورية ، مؤرشف من الأصل بتاريخ 2021-12-12 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 2018-04-04
  5. ↑ "الطيران | أوتوكواد" .
  6. ^ برونو سيسيليانو. أسامة الخطيب (20 مايو 2008). دليل سبرينغر للروبوتات . سبرينغر العلوم والإعلام التجاري. ص 1020–. رقم ISBN  978-3-540-23957-4.
  7. ↑ ماي ل. سيتو (9 ديسمبر 2012). استقلالية الروبوتات البحرية . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 35 وما يليها. ISBN  978-1-4614-5659-9.
  8. ↑ جون ج. ليونارد؛ هيو ف. دورانت-وايت (6 ديسمبر 2012). الاستشعار بالسونار الموجه لتوجيه الروبوتات المتنقلة . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 978-1-4615-3652-9.
  9. ↑ أوليغ سيرجينكو (2019). رؤية الآلة والملاحة . سبرينغر نيتشر. ص 172–. ISBN  978-3-030-22587-2.

للمزيد من القراءة

  • دي سوزا، جي إن؛ كاك، إيه سي (2002). "الرؤية لتوجيه الروبوتات المتنقلة: دراسة استقصائية". معاملات IEEE في تحليل الأنماط والذكاء الآلي . 24 (2): 237-267 . doi : 10.1109/34.982903 .
  • نظام الملاحة للروبوتات المتنقلة، مؤرشف بتاريخ 5 أبريل 2019 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine)، جوناثان ديكسون، أوليفر هينليش - 10 يونيو 1997
  • بيكر، م.؛ دانتاس، كارولينا ميريليس؛ ماسيدو، ويبر بيرديجاو، " إجراءات تجنب العوائق للروبوتات المتنقلة ". في: باولو إيجي مياجي؛ أوزوالدو هوريكاوا؛ إميليا فيلاني. (المنظمة). سلسلة ندوة ABCM في الميكاترونكس ، المجلد 2. 1 إد. ساو باولو - SP: ABCM، 2006، الإصدار 2، ص.  250-257. رقم ISBN 978-85-85769-26-0
  • أجهزة استشعار تتبع الخطوط للروبوتات وخوارزمياتها