6. Назовите движущее использование датчиков для роботов. Приведите примеры применения этих датчиков.

Робот принимает информацию от внешней среды через датчики. По аналогии с живым организмом — это органы чувств. По аналогии с персональным компьютером — устройства ввода. Выбор датчиков для использования при разработке робота отдельный этап. Расскажу кратко о их типах и предназначении в этой статье.

Датчики соударений. Представляет из себя в основном простые кнопки на размыкание\замыкание. Очень простая реализация и легкость подключения данного типа датчика, доступны начинающим разработчикам. При использовании с микроконтроллерами требует обработки с задержкой, для фильтрации эффекта дребезга контактов(описать отдельно). Датчики наклона. Используется в роботах, где соответственно нужно контролировать наклон, для поддержания равновесия и во избежание переворота модели на не ровной поверхности(например горы). Существуют как с аналоговыми, так и с цифровыми интерфейсами. Оптические датчики. В этом типе датчиков используется физические свойства полупроводника при световом влиянии. Фоторезистор меняет сопротивление, имеем результат степени освещенности. Фотодиод в отличии от фоторезистора имеет более быстрое время срабатывания. Датчик отражения(излучатель и приемник) позволяет определять белые или черные участки на поверхности, что позволяет ему двигаться по нарисованной линии или определить близость препятствия. Сюда входят пироэлектрические датчики, которые позволяют обнаружить и измерить тепло исходящие от огня, человека или животных, благодаря инфракрасному излучению. Видеокамеры. Этот тип датчиков на сегодняшний очень хорошо начинает использоваться благодаря росту технологий в сфере обработки изображений. Можно было добавить их к оптическим датчикам, но я посчитал это отдельным типом из-за сложности и богатства возможностей. Это настоящие глаза робота. Применений ему достаточно: системы авторизации, распознавания образов, обнаружения движения и т.п. Звуковые датчики. Это и распознавание речи(полу-решенная задача на сегодняшний день, требуется значимые ресурсы для обработки и анализа) или просто частот звука(хлопок, свист). При высокой частоте звука высока точность определения направления на его источник. Также при использовании ультразвуковых датчиков возможно измерить расстояния до препятствия от нескольких сантиметров до 11 метров. Датчики положения. К датчикам положения относятся GPS(система глобального позиционирования), ориентиры(исполняют роль маяка), гироскопы(определение угла вращения). Электромагнитные датчики. Всем известный геркон простейший пример такого типа датчика. Также для измерения магнитной силы используется эффект Холла.

Такие, датчики как температуры, давления, тока, напряжения были даже не затронуты. Например, датчик температуры можно использовать для контроля за температурой движущихся частей или полупроводниковых компонентов, требуемых принудительного охлаждения.

7/. Slam (Одновременная локализация и составлению карт) является решением так называемой задачи курицы и яйца. Кратко опишите эту задачу?

Все стратегии локализации, которые мы обсуждали требуют человеческих усилий, чтобы установить робота в пространство. Искусственные экологические изменения могут быть необходимы. Даже если это не будет так, карта окружающей среды должны быть созданы для робота. Но робот, который локализуется успешно имеет правильные датчики для обнаружения окружающей среды, и поэтому робот должен построить его собственную карту. Это стремление идет к сердцу автономных мобильных роботов. В прозе, мы может выразить конечной целью, как следует:

С произвольной начальной точки, мобильный робот должен быть способен автономно исследовать окружающую среду своими бортовыми датчиками, получить знания об этом, интерпретировать Сцена, построить соответствующую карту, и локализовать сам по отношению к этой карте.

Выполнение этой цели решительно, вероятно, лет прочь, но важным является подцель изобретение методов автономной создания и модификации экологической карта. Конечно датчики мобильный робот имеют лишь ограниченный круг, и поэтому он должен физически исследовать свое окружение, чтобы построить такую ​​карту. Таким образом, робот должен не только создать карту, но он должен делать это во время движения и локализации для изучения окружающей среды. В сообществе робототехники, это часто называется одновременное локализации и отображение (SLAM) проблема, возможно, самый трудный проблема в конкретных мобильных робототехнических систем.

Причина того, что SLAM трудно рождается именно от взаимодействия между Положение робота обновляет как это локализует и его отображение действия. Если мобильный робот обновлений его позиция на основе наблюдения с неточно известной особенностью, в результате позиция оценка становится коррелирует с оценкой особенность местонахождения. Аналогичным образом, карта становится коррелирует с оценкой позиции, если наблюдение взяты из известных неточно положение используется, чтобы обновить или добавить функцию к карте. Общая проблема карте потенциала

Таким образом, пример проблема курицы и яйца. Для локализации робот должен знать, где функции, тогда как для строительства карту-робота нужно знать, где это на карте.

Единственный путь к полному и оптимального решения этой проблемы является совместной рассмотреть все корреляции между оценкой положения и оценки функция местонахождения. Такое crosscorrelated карты называются стохастические карты, и мы начинаем с обсуждения теории за этого подхода в следующем разделе [55].

К сожалению, реализации такого оптимальное решение вычислительно непомерно. В Ответа ряд исследователей предложили другие решения, которые функционировали также в ограниченные обстоятельства. Раздел 5.8.2 характеризует эти альтернативные частные решения.