Mapping, Planning and Exploration with Pose SLAM

این مونوگراف یک چارچوب یکپارچه برای نقشه‌برداری، برنامه‌ریزی و اکتشاف با روبات‌های متحرک را با در نظر گرفتن عدم قطعیت معرفی می‌کند، چنین مشکلاتی را با رویکرد SLAM متداول مرتبط می‌کند، و Pose SLAM را به‌عنوان ماشین برآورد حالت اولیه اتخاذ می‌کند. Pose SLAM گونه‌ای از SLAM است که در آن فقط مسیر ربات تخمین زده می‌شود و در آن از نشانه‌ها برای اندازه‌گیری حرکت نسبی بین وضعیت‌های ربات استفاده می‌شود. با توجه به گسترش فرمول اولیه Pose SLAM، این مونوگراف مطالعه چنین اندازه‌گیری‌هایی را که با دوربین‌های استریو به دست می‌آیند را پوشش می‌دهد، مدل‌های انتشار نویز مناسب را برای چنین مواردی توسعه می‌دهد، فرمول Pose SLAM را به SE (3) گسترش می‌دهد، اطلاعاتی را معرفی می‌کند. تست بسته شدن حلقه نظری، و ارائه تکنیکی برای محاسبه نقشه‌های قابلیت عبور از نقشه‌های حجمی سه‌بعدی به‌دست‌آمده با Pose SLAM. موضوع مرتبطی که در این مونوگراف تحت پوشش قرار می‌گیرد، معرفی یک رویکرد جدید برنامه‌ریزی مسیر است که از عدم قطعیت‌های مدل‌سازی شده در Pose SLAM برای جستجوی مسیر در نمودار پوز استفاده می‌کند که به ربات اجازه می‌دهد تا به یک هدف معین با کمترین احتمال گم شدن حرکت کند. . یکی دیگر از موضوعات مرتبط، معرفی یک روش اکتشاف مستقل است که اقدامات مناسب را برای هدایت ربات به گونه ای انتخاب می کند که پوشش را به حداکثر برساند، در حالی که عدم قطعیت های محلی سازی و نقشه را به حداقل می رساند. این مونوگراف برای خوانندگان علاقه مند به دیدگاه یکپارچه اطلاعاتی-نظری به مسائل SLAM، برنامه ریزی مسیر و مشکلات اکتشافی مناسب است و یک کتاب مرجع برای افرادی است که به طور کلی در زمینه تحقیقات رباتیک سیار کار می کنند.

This monograph introduces a unifying framework for mapping, planning and exploration with mobile robots considering uncertainty, linking such problems with a common SLAM approach, adopting Pose SLAM as the basic state estimation machinery. Pose SLAM is the variant of SLAM where only the robot trajectory is estimated and where landmarks are used to produce relative motion measurements between robot poses. With regards to extending the original Pose SLAM formulation, this monograph covers the study of such measurements when they are obtained with stereo cameras, develops the appropriate noise propagation models for such case, extends the Pose SLAM formulation to SE(3), introduces information-theoretic loop closure tests, and presents a technique to compute traversability maps from the 3D volumetric maps obtained with Pose SLAM. A relevant topic covered in this monograph is the introduction of a novel path planning approach that exploits the modeled uncertainties in Pose SLAM to search for the path in the pose graph that allows the robot to navigate to a given goal with the least probability of becoming lost. Another relevant topic is the introduction of an autonomous exploration method that selects the appropriate actions to drive the robot so as to maximize coverage, while minimizing localization and map uncertainties. This monograph is appropriate for readers interested in an information-theoretic unified perspective to the SLAM, path planning and exploration problems, and is a reference book for people who work in mobile robotics research in general.