Mapeo robótico

El mapeo robótico es una disciplina relacionada con la visión por computadora ^{[ 1 ]} y la cartografía . El objetivo de un robot autónomo es poder construir (o usar) un mapa (uso en exteriores) o un plano (uso en interiores) y localizarse a sí mismo y a sus bases de recarga o balizas en él. El mapeo robótico es la rama que se ocupa del estudio y la aplicación de la capacidad de localizarse en un mapa/plano, y a veces de construir el mapa o el plano mediante el robot autónomo .

La acción instintiva, moldeada por la evolución, puede ser suficiente para la supervivencia de algunos animales. Por ejemplo, algunos insectos no interpretan el entorno como un mapa y sobreviven únicamente mediante una respuesta específica. Una estrategia de navegación algo más elaborada mejora drásticamente las capacidades del robot. Los mapas cognitivos permiten la planificación y el uso de las percepciones actuales, los eventos memorizados y las consecuencias previstas.

El robot dispone de dos fuentes de información: la idiotética y la alotética . En movimiento, puede utilizar métodos de navegación inercial , como el conteo de revoluciones de sus ruedas. Esta información corresponde a la fuente idiotética y permite determinar la posición absoluta del robot, pero está sujeta a un error acumulativo que puede aumentar rápidamente.

La fuente alotética corresponde a los sensores del robot, como una cámara, un micrófono, un láser , un lidar o un sonar . El problema aquí es el " aliasing perceptual ". Esto significa que dos lugares diferentes pueden percibirse como el mismo. Por ejemplo, en un edificio, es casi imposible determinar una ubicación únicamente con la información visual, porque todos los pasillos pueden parecer iguales. ^{[ 2 ]} Se pueden generar modelos tridimensionales del entorno de un robot utilizando sensores de imágenes de rango ^{[ 3 ]} o escáneres 3D . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La representación interna del mapa puede ser "métrica" ​​o "topológica": ^{[ 6 ]}

• El sistema métrico es el más común para los humanos y considera un espacio bidimensional en el que se ubican los objetos. Estos se colocan con coordenadas precisas. Esta representación es muy útil, pero es sensible al ruido y dificulta el cálculo exacto de las distancias.
• El marco topológico solo considera lugares y las relaciones entre ellos. A menudo, se almacenan las distancias entre lugares. El mapa es entonces un grafo , en el que los nodos corresponden a lugares y los arcos a caminos.

Muchas técnicas utilizan representaciones probabilísticas del mapa para gestionar la incertidumbre.

Existen tres métodos principales de representación cartográfica: mapas de espacio libre, mapas de objetos y mapas compuestos. Estos emplean el concepto de cuadrícula, pero permiten que su resolución varíe, de modo que puede ser más fina donde se requiere mayor precisión y más gruesa donde el mapa es uniforme.

El aprendizaje de mapas es inseparable del proceso de localización, y surge una dificultad cuando los errores de localización se incorporan al mapa. Este problema se conoce comúnmente como localización y mapeo simultáneos (SLAM).

Un problema adicional importante es determinar si el robot se encuentra en una parte del entorno ya almacenada o nunca visitada. Una forma de resolver este problema es mediante el uso de balizas eléctricas , comunicación de campo cercano (NFC), Wi-Fi , comunicación por luz visible (VLC), Li-Fi y Bluetooth . ^{[ 7 ]}

La planificación de trayectorias es un aspecto importante, ya que permite que un robot se desplace del punto A al punto B. Los algoritmos de planificación de trayectorias se evalúan según su complejidad computacional. La viabilidad de la planificación de movimiento en tiempo real depende de la precisión del mapa (o plano ), de la localización del robot y del número de obstáculos. Topológicamente, el problema de la planificación de trayectorias se relaciona con el problema del camino más corto , que consiste en encontrar una ruta entre dos nodos en un grafo .

Los robots de exterior pueden utilizar el GPS de forma similar a los sistemas de navegación de los automóviles .

Se pueden utilizar sistemas alternativos con planos de planta y balizas en lugar de mapas para robots de interior, combinados con hardware inalámbrico de localización. ^{[ 8 ]} Las balizas eléctricas pueden ayudar a crear sistemas de navegación robótica económicos.

• Sistema de navegación automotriz
• Robot doméstico
• Navegador AVM
• Estimación de la situación
• Baliza eléctrica
• GPS
• Automatización del hogar para personas mayores y discapacitadas
• Internet de las cosas (IoT)
• Sistema de posicionamiento en interiores
• Gestión de bases de datos de mapas
• Simulador de laberintos
• Robot móvil
• Robótica Neato
• Sistema de localización en tiempo real (RTLS).
• Conjunto de robótica
• Cuadrícula de ocupación
• Localización y mapeo simultáneos (SLAM)
• Desafío internacional multi-autónomo terrestre-robótico : un desafío que requiere que múltiples vehículos mapeen de forma colaborativa un entorno urbano grande y dinámico.
• Orientación
• Sistema de posicionamiento Wi-Fi (WPS)