Способ для создания карты вероятности одного из отсутствия и присутствия препятствий для автономного робота - заявка 2016151747 на патент на изобретение в РФ

1. Способ для определения, посредством компьютера на борту автономного робота (100), пиксельной карты вероятности по меньшей мере одного из отсутствия и присутствия препятствия в среде робота, причем упомянутый способ отличается тем, что он содержит этапы, на которых:
- инициализируют, в памяти на борту робота, исходную карту, определенную вокруг робота и, по существу, прикрепленную к упомянутому роботу, причем упомянутая карта имеет предопределенные границы и заполнена пикселами предопределенного размера, причем значение вероятности по меньшей мере одного из отсутствия или присутствия препятствия в каждом пикселе установлено равным предопределенному значению (310);
- получают, в результате по меньшей мере одной процедуры восприятия, данные, представляющие по меньшей мере одно из отсутствия и присутствия препятствия в среде робота (331, 332);
- одновременно применяют к исходной карте процедуры по меньшей мере для:
- обновления значений вероятностей по меньшей мере одного из отсутствия и присутствия препятствия по меньшей мере в одном пикселе исходной карты на основании упомянутых данных (330);
- модификации вероятностей отсутствия или присутствия препятствия предшествующих наблюдений до значения, более близкого к предопределенному значению (320);
причем исходная карта остается статической в неподвижной системе координат до тех пор, пока робот остается в пределах заданного количества пикселов, и перемещается с роботом, когда робот перемещается за пределы этого заданного количества пикселов.
2. Способ по п. 1, в котором границы исходной карты являются предопределенными в виде функции размеров области, где упомянутый робот может столкнуться с непосредственными угрозами (510) столкновения.
3. Способ по п. 2, в котором предопределенный размер пиксела выбирается в виде функции расстояния предотвращения столкновения.
4. Способ по п. 3, в котором исходная карта определяет квадрат (510).
5. Способ по одному из пп. 1-4, в котором предопределенное значение в процедуре модификации вероятностей одного из отсутствия и присутствия препятствия предшествующих наблюдений (320) и для инициализации упомянутой карты (310), является средним значением значения, которое представляет присутствие препятствия, которое является определенным, и значения, которое представляет отсутствие препятствия, которое является определенным.
6. Способ по одному из пп. 1-5, в котором упомянутая карта является картой вероятности отсутствия препятствия, которая является числом между 0 и 1, причем 0 представляет присутствие препятствия, которое является определенным (710), 1 представляет отсутствие препятствия, которое является определенным (720), и 0.5 представляет неизвестное присутствие препятствия (730).
7. Способ по п. 6, в котором порог Tsobs для разделения пикселов препятствия и неизвестных пикселов определяется как некоторое число в интервале [0;0.5], а порог для разделения свободных от препятствий пикселов и неизвестных пикселов определяется как некоторое число в интервале [0.5;1].
8. Способ по п. 7, в котором коэффициент временной эволюции Rtemp для модификации вероятностей отсутствия препятствий определяется согласно упомянутому порогу препятствия и предопределенному времени сходимости Tconv по формуле: Rtemp=exp(ln(1-2.0 * Tsobs)/(Tconv * частота обновления)).
9. Способ по п. 8, в котором процедура модификации вероятностей отсутствия препятствия предшествующих наблюдений (320) использует закон геометрического распределения для вычисления значения VC320 пиксела в карте 320 согласно значению VC310 этого пиксела в карте 310: VC320=Rtemp * (VC310-0.5)+0.5.
10. Способ по одному из пп. 1-9, в котором множество исходных карт (340, 350) инициализируется для множества дополнительных процедур восприятия, и это множество карт одновременно сливается в объединенной карте (360).
11. Способ по пп. 8 и 10, в котором слияние множества исходных карт (340, 350) использует предопределенные пороги Tsobs и Tsfree и удовлетворяет следующему:
- каждый пиксел, чья вероятность отсутствия препятствия является меньшей, чем порог Tsobs, по меньшей мере в одной из исходных карт (910а, 910b), является препятствием в объединенной карте (910с);
- каждый пиксел, который не является пикселом препятствия в объединенной карте (910с), и чья вероятность отсутствия препятствия является большей, чем порог Tsfree, по меньшей мере в одной из исходных карт (910а, 910b), является свободным от препятствий пикселом в объединенной карте (920с).
12. Способ по п. 11, в котором слияние множества исходных карт (340, 350) содержит этапы, на которых:
- генерируют первую предварительно объединенную карту и вторую предварительно объединенную карту;
- устанавливают значение вероятности отсутствия препятствия в пикселе в первой предварительно объединенной карте в виде минимума значений вероятности отсутствия в том же пикселе во множестве исходных карт (340, 350);
- устанавливают значение вероятности отсутствия препятствия в пикселе во второй предварительно объединенной карте в виде максимума значений вероятности отсутствия в том же пикселе во множестве исходных карт (340, 350);
- устанавливают значение вероятности отсутствия препятствия в пикселе в первой предварительно объединенной карте, чье значение является меньшим, чем порог препятствия Tsobs, равным 0;
- устанавливают значение вероятности отсутствия препятствия в пикселе в первой предварительно объединенной карте, чье значение является большим, чем порог препятствия Tsobs, равным 1;
- устанавливают значение вероятности отсутствия препятствия в пикселе в объединенной карте (360) равным минимуму значения вероятности отсутствия препятствия в том же пикселе в первой и второй предварительно объединенных картах.
13. Способ по одному из пп. 10-12, в котором каждая карта из упомянутого множества исходных карт обновляется с использованием данных, получаемых из другого набора датчиков, который объединяет в группу датчики, которые наблюдают тот же тип препятствий.
14. Способ по п. 13, в котором:
- первый набор датчиков объединяет в группу лазерные датчики на борту робота;
- второй набор датчиков объединяет в группу трехмерные камеры на борту робота;
- третий набор датчиков объединяет в группу ультразвуковые датчики на борту робота;
- четвертый набор датчиков объединяет в группу датчики контакта на борту робота;
15. Способ по одному из пп. 1-14, в котором этап получения, в результате по меньшей мере одной процедуры восприятия, данных, представляющих по меньшей мере одно из отсутствия и присутствия препятствия в среде робота, содержит по меньшей мере этапы, на которых:
- получают необработанные значения данных от датчика (400);
- создают шестимерное преобразование датчика, связанное с датчиком (430), с использованием кинематической модели (410) сочленений робота и угловых шарнирных датчиков (420);
- используют упомянутое шестимерное преобразование (430) датчика и упомянуты необработанные данные (400) для создания набора трехмерных точек, представляющих препятствия, наблюдаемые датчиком (440).
16. Способ по п. 15, в котором обновление значений вероятностей по меньшей мере одного из отсутствия и присутствия препятствия по меньшей мере в одном пикселе в исходной карте на основании упомянутых данных содержит по меньшей мере этапы, на которых:
- заполняют по меньшей мере один двумерный пиксел, где найдена по меньшей мере одна трехмерная точка (440), значением, представляющим присутствие препятствия, которое является определенным (710, 830а, 840b, 870с; 870d);
- заполняют каждый пиксел на линии между упомянутым по меньшей мере одним пикселом и положением датчика значением, представляющим отсутствие препятствия, которое является определенным (720, 820а, 850b, 860с, 860с).
17. Автономный робот (100), содержащий по меньшей мере:
- множество направленных датчиков расстояния;
- кинематическую модель (410) сочленений робота;
- встроенную память для хранения исходной карты, определенной вокруг робота и, по существу, прикрепленной к упомянутому роботу, причем упомянутая карта имеет предопределенные границы и заполнена пикселами предопределенного размера, причем сохранено значение вероятности по меньшей мере одного из присутствия или отсутствия препятствия;
- модуль для инициализации упомянутой исходной карты посредством установления значения каждого пиксела равным предопределенному значению;
- модуль для получения, по меньшей мере от одного из упомянутых направленных датчиков расстояния, данных, представляющих по меньшей мере одно из отсутствия и присутствия препятствия в среде робота;
- модуль для одновременного применения к упомянутой карте процедур по меньшей мере для:
- обновления значений вероятностей по меньшей мере одного из отсутствия и присутствия препятствия по меньшей мере в одном пикселе исходной карты на основании упомянутых данных;
- модификации вероятностей одного из отсутствия и присутствия препятствия предшествующих наблюдений до значения, более близкого к предопределенному значению (320);
причем исходная карта остается статической в неподвижной системе координат до тех пор, пока робот остается в пределах заданного количества пикселов, и перемещается с роботом, когда робот перемещается за пределы этого заданного количества пикселов.
18. Компьютерный программный продукт, хранящийся на машиночитаемом носителе, содержащий кодовое средство для побуждения компьютера реализовать способ определения пиксельной карты вероятности по меньшей мере одного из отсутствия и присутствия препятствия в среде робота, причем упомянутый компьютерный программный продукт отличается тем, что он содержит по меньшей мере:
- модуль для инициализации, в памяти, исходной карты, определенной вокруг автономного робота и, по существу, прикрепленной к упомянутому роботу, причем упомянутая карта имеет предопределенные границы и заполнена пикселами предопределенного размера, причем значение вероятности по меньшей мере одного из отсутствия и присутствия препятствия в каждом пикселе установлено равным предопределенному значению;
- модуль для получения, в результате по меньшей мере одной процедуры восприятия первого типа, данных, представляющих по меньшей мере одно из отсутствия и присутствия препятствия в среде робота;
- модуль для одновременного применения к упомянутой карте процедур по меньшей мере для:
- обновления значений вероятностей по меньшей мере одного из отсутствия и присутствия препятствия по меньшей мере в одном пикселе исходной карты на основании упомянутых данных;
- модификации вероятностей отсутствия или присутствия препятствия предшествующих наблюдений до значения, более близкого к предопределенному значению (320);
причем исходная карта остается статической в неподвижной системе координат до тех пор, пока робот остается в пределах заданного количества пикселов, и перемещается с роботом, когда робот перемещается за пределы этого заданного количества пикселов.
Наверх