Szimultán lokalizáció és térképezés Java alapon Informatika Tudományi

31 OTDK, Informatika Tudományi Szekció, Intelligens rendszerek - Intelligens műszaki alkalmazások Tagozat.

Szimultán lokalizáció és térképezés Java alapon

Hallgató: Szabó István
Szak: Mérnökinformatikus, Képzés típusa: bsc, Intézmény: Pannon Egyetem, Kar: Műszaki Informatikai Kar

Témavazető: Magyar Attila - egy. docens, Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar

A 20. század vége felé és a 21. század kezdetén egyre különfélébb és egyre bonyolultabb feladatokat kapnak az úgynevezett mobil robotok. Ezek hely- és helyzetváltoztatáson kívül a környezetükkel való interakcióra, kölcsönhatásra is képesek. Jelen szakdolgozat célja a Szimultán Lokalizáció és Térképészet megvalósítása egy LEGO Mindstorms NXT roboton.

A LEGO Mindstorms NXT csomag egy egyszerű ám sokoldalú, több platformon is programozható robotépítő készlet, melyet világszerte használnak az oktatásban. A megépített mobil robot programozása Java nyelven (leJOS) történt. A robot két hajtott kerékkel rendelkező háromkerekű jármű, a környezetből származó információt pedig egy ultrahang szenzor, egy giroszkóp, valamint egy érintés érzékelő mérései szolgáltatják.

Mind a térképkészítés, mind pedig a lokalizáció során kétdimenziós eset feldolgozása volt a cél. A megvalósított robot a térképet az úgynevezett foglaltsági háló alapú térképezési eljárással építi fel, ami egy valószínűségi alapú eljárás. Előnye, hogy a zajos, pontatlan mérésekhez valószínűségi sűrűségfüggvényeket rendel, és ezek alapján állítja elő a térképet, ami szintén valószínűségi jellegű.

A robot mozgása egy költségmátrix alapján, A* algoritmus segítségével történik, mely során az előzőleg felépített valószínűségi térkép, valamint egy súlyozás segítségével valósítjuk meg a mozgást.

A lokalizáció esetében a Bővített Kiterjesztett Kalman szűrő (Augmented Extended Kalman Filter) lokalizációs eljárás került implementálásra, mely az odometrikus adatok és a zajos mérések alapján kiszámítja a robot becsült helyzetét.

A robot vezérlőegységének véges erőforrásai miatt a roboton is és a vele kommunikáló PC-n is fut egy - egy program, köztük a kommunikáció Bluetooth kapcsolaton keresztül folyik. Az ezzel kapcsolatban felmerülő problémák megoldása is szerves része az elvégzett munkának.