MLRMLRMAP LEARNING ROBOTMAP LEARNING ROBOT

:: בוצע ע"יבוצע ע"י אורן יהבאורן יהב

ודורון ארנוןודורון ארנון :: מנחהמנחה

קובי כוחיקובי כוחי

מטרת הפרויקטמטרת הפרויקט

שרטוט ולמידת מפת הליכהשרטוט ולמידת מפת הליכה

של רובוט מנווט אוטונומית. של רובוט מנווט אוטונומית.

.ניווט אוטונומי במבנה אקראי.ניווט אוטונומי במבנה אקראי. ניתוח תוצאות בעלות רעש מדידה גבוה .ניתוח תוצאות בעלות רעש מדידה גבוה

ישום מודל סינון בתוכנת ישום מודל סינון בתוכנת. . MATLABMATLAB מציאת נקודת יציאהמציאת נקודת יציאה

תיאור עקרוני של המערכתתיאור עקרוני של המערכת

הרובוטהרובוט

המדידות נערכות בעזרת החיישנים הבאים:המדידות נערכות בעזרת החיישנים הבאים:)מצפן )כחול(מצפן )כחול88 מדי מרחק המפוזרים בצורה סימטרית מסביב מדי מרחק המפוזרים בצורה סימטרית מסביב

לרובוט )אדום(לרובוט )אדום(

MLRMLRאלגוריתם ההליכה של אלגוריתם ההליכה של

תקשורת נתוניםתקשורת נתונים

מעבירה אות הפעלה. מעבירה אות הפעלה.MATLABMATLABתוכנית תוכנית

MLRMLR מבצע את אלגוריתם ההליכה ושולח מידע מבצע את אלגוריתם ההליכה ושולח מידע אחרי כל וקטור הליכה. אחרי כל וקטור הליכה. MATLABMATLABחזרה לחזרה ל

המידע מעובד ונשמר לקובץ.המידע מעובד ונשמר לקובץ.

SERIAL PORT

SERIAL PORT

MATLABMATLABעיבוד בעיבוד ב

קבלת הנתונים בקבלת הנתונים בMATLABMATLAB .בצורה של מטריצה. בצורה של מטריצה

הפעלת תוכנית לעיבוד וסינון הנתונים שנשלחו הפעלת תוכנית לעיבוד וסינון הנתונים שנשלחו . .MLRMLR ע"י ע"י

.הצגת תמונה גרפית של המבוך.הצגת תמונה גרפית של המבוך

עיבוד המידע – רעיונות מרכזייםעיבוד המידע – רעיונות מרכזיים

הוספת ווקטור ההליכה ) מרחק , (Xo,Yoקביעת נקודת התחלה )זווית (

השלמה של הקירות לפי תבנית הסתברותית

עיבוד נתוני הווקטור לתוך התמונה הכללית

בעיות חומרה ותוכנהבעיות חומרה ותוכנהחיישני מרחק :

ס"מ .80 עד 10 טווח מדידה של . שגיאות מדידה גדלות כתלות במרחק

מצפן :. סטיות בעקבות רעשים . סטיות בתנועת הרובוט . שגיאות מובנות במצפן

אלגוריתם : אי דיוק בתנועת הרובוט האוטונומי הנובע

מהפרעות חיצוניות .

מודל סטטיסטי לתיקון שגיאותמודל סטטיסטי לתיקון שגיאותתמונה מורעשת

תמונה אחרי עיבוד

עיבוד המידע – מצפןעיבוד המידע – מצפןמודלים לחישוב זווית ההליכה :מודלים לחישוב זווית ההליכה :

Angle1Angle1. חישוב הזווית ישירות מהמצפן . - חישוב הזווית ישירות מהמצפן - Angle2Angle2 . חישוב הזווית מפניות הרובוט . – חישוב הזווית מפניות הרובוט –

הסתברות לשימוש במודלים :הסתברות לשימוש במודלים :P)Angle1 | Vector (P)Angle1 | Vector ( הסתברות לנכונות - הסתברות לנכונות - Angle1Angle1..

: : VectorVectorהסתברות מותנת ב – הסתברות מותנת ב – . השיפועים מהקיר לאורך ההליכה .השיפועים מהקיר לאורך ההליכה. שינויי מהירות הגלגלים .שינויי מהירות הגלגלים . אורך הליכות קודמות . אורך הליכות קודמות

עיבוד המידע – חיישני מרחקעיבוד המידע – חיישני מרחק : הסתברות לקיום קיר : הסתברות לקיום קיר

)1 = 1 = Ps)Xi(Ps)Xi( ( ss בצד ההליכה ) בצד ההליכה )

) )Po)Xi | Ship)s( (Po)Xi | Ship)s( ( oo בצד הנגדי ) בצד הנגדי )

: )שיערוך המרחק של הקירות )לפי הסתברות הצפיפות( :שיערוך המרחק של הקירות )לפי הסתברות הצפיפות

iX

ˆiX

- המרחק מהקיר לפי החישנים.

- המרחק המשוערך מהקיר .

1 1ˆ ˆ[ , , ... ]i i i i i kX E X X X X

עיבוד המידע – למידת הנקודותעיבוד המידע – למידת הנקודות בניית מערך נקודות תחילת ווקטורים והקצאת אינדקס בניית מערך נקודות תחילת ווקטורים והקצאת אינדקס

מתאים לפי סדר התנועה .מתאים לפי סדר התנועה . הגדרת סביבה תלויה בגודל הווקטור , חיפוש בסביבה הגדרת סביבה תלויה בגודל הווקטור , חיפוש בסביבה

אחר נקודות במערך .אחר נקודות במערך . הורדת נקודות הנמצאות על הזנב של קו ההליכה בתוך הורדת נקודות הנמצאות על הזנב של קו ההליכה בתוך

הסביבה .הסביבה .

דוגמת הרצהדוגמת הרצה

דוגמת הרצהדוגמת הרצה

Map Learning and HighSpeedNavigation in RHINO

מיפוי המבוך :מיפוי המבוך :

מפת המבוך הינה סריג של נקודות , לכל נקודה קיימת הסתברות מפת המבוך הינה סריג של נקודות , לכל נקודה קיימת הסתברות

המותנת במדידות לקיום או אי קיום קיר .המותנת במדידות לקיום או אי קיום קיר .

חומרה :חומרה :

למדידת מרחק . למדידת מרחק .IRIRסונרים ו סונרים ו

. .486486 מעבדי מעבדי 22

דוגמת הרצה :דוגמת הרצה :

Weighted Line Fitting Algorithms forWeighted Line Fitting Algorithms forMobile Robot Map Building and Efficient Data RepresentationMobile Robot Map Building and Efficient Data Representation

מיפוי המבוך :מיפוי המבוך :

הגדרת שגיאת מדידה מסביב לכל נקודה , שיערוך קו הקיר כך שיעבור במרחב הגדרת שגיאת מדידה מסביב לכל נקודה , שיערוך קו הקיר כך שיעבור במרחב השגיאההשגיאה

של מאקסימום נקודות וחיבור קו נוכחי עם קוים קיימים .של מאקסימום נקודות וחיבור קו נוכחי עם קוים קיימים .

חומרה :חומרה :

סונרים ו לייזר למדידת מרחק .סונרים ו לייזר למדידת מרחק .

דוגמת הרצה :דוגמת הרצה :

Raw PointData

Fit LineRaw PointData

Fit Line

סיכוםסיכוםניסינו ליישם שיטת מיפוי של מבוך שתוארה במאמר של רובוט ניסינו ליישם שיטת מיפוי של מבוך שתוארה במאמר של רובוט

. .RHINORHINOה – ה –

)לא אידיאלית( )לא אידיאלית( RHINORHINOחומרת הרובוט היתה שונה מחומרת ה – חומרת הרובוט היתה שונה מחומרת ה –

בנינו שני מודלים סטטיסטיים :בנינו שני מודלים סטטיסטיים :. חיישני מרחק : חיזוי לקיום קיר ושיערוך המרחק .חיישני מרחק : חיזוי לקיום קיר ושיערוך המרחק. מצפן : שיערוך הזווית הנכונה .מצפן : שיערוך הזווית הנכונה

בעזרת עיבוד הנתונים קיבלנו תמונה מסוננת המאפשרת זיהוי בעזרת עיבוד הנתונים קיבלנו תמונה מסוננת המאפשרת זיהוי מבנה החדר ולמידת נקודות חזרה.מבנה החדר ולמידת נקודות חזרה.