توسعه ي تئوري و تجربي الگوريتم SLAM براي محيط هاي ديناميكي

كارشناسي ارشد

يكي از توانايي‌هاي اصلي مورد نياز براي ربات‌هاي خودمختار تعامل با محيط مي‌باشد. عموما ربات‌ها براي داشتن تعامل با محيط از داده‌هاي حسگرهايي كه داراي اغتشاشات هستند استفاده نموده تا به دركي از محيط دست يابند و در عين حال موقعيت خود در محيط را تعيين نمايند. اين فرآيند تحت عنوان مكان‌يابي و نقشه‌كشي همزمان SLAM شناخته مي‌شود. پژوهش‌هاي زيادي بر روي مسأله‌ي SLAM با در نظر گرفتن اين فرض كه محيط اطراف ربات به صورت ساكن، زمان عملكرد ربات كوتاه و همچنين ثابت فرض كردن ماتريس كواريانس نويز مشاهدات و فرايند انجام شده است، اما حل مسأله براي محيط‌هاي ديناميكي با زمان عملكرد زياد ربات و تطبيقي نمودن ماتريس كواريانس نويز مشاهدات هنوز از مسائل قابل بحث در اين موضوع مي‌باشد. موضوع اين پايان‌نامه، توسعه الگوريتم SLAM براي محيط‌هاي ديناميكي مي‌باشد. در اين راستا ابتدا به بررسي مقدمه‌اي از موضوع، ساختار كلي مساله، جمع آوري پيشينه پژوهش و كارهاي انجام شده و ضرورت بررسي اين مساله در مبحث خودكار سازي ربات‌ها متحرك پرداخته شده است. سپس الگوريتم‌هاي مختلفي نظير ‌فيلترهاي گوسي (EKF) و فيلتر‌هاي ذره (FastSLAM2.0) براي حل مساله SLAM با استفاده از يك سيستم تطبيقي نرو-فازي (ANFIS) به منظور تنظيم ماتربس كواريانس نويز مشاهدات توسعه‌يافته‌اند تا دقت و پايداري الگوريتم را تضمين نمايد. همچنين براي توصيف محيط از روش پيشنهادي تركيبي، نقشه‌هاي شبكه‌بندي و ويژگي‌مبنا استفاده شده است. با توجه به پويا بودن محيط ، با استفاده از فيلتر كالمن توسعه‌يافته اشياء متحرك در محيط را همزمان با اجراي SLAM رديابي نموده‌ايم. در انتها به منظور مقايسه‌ي عملكرد روش‌هاي پيشنهادي، الگوريتم (FastSLAM) بر روي ربات Turtlebot3 پياده‌سازي شد. در پايان، نتايج حاكي از آن است كه عملكرد الگوريتم‌هاي پيشنهادي موجب افزايش دقت و درك ربات از محيط اطراف، گرديده است.

192141

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكاترونيك

دكتر امير حسين دوايي مركزي - دكتر اسماعيل خان ميرزا