防爆化工移動(dòng)機(jī)器人
目前國內(nèi)有27萬家石油石化企業(yè)，需要進(jìn)行數(shù)字化巡檢作業(yè)改革。
面對(duì)高溫、高熱、有毒有害氣體等復(fù)雜環(huán)境，防爆化工移動(dòng)機(jī)器人可智能化設(shè)定巡檢路線、繞開障礙物，對(duì)廠區(qū)進(jìn)行更大范圍、更深入的巡檢工作。
有效降低作業(yè)強(qiáng)度。未來防爆化工移動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)預(yù)期達(dá)到數(shù)千億市場(chǎng)規(guī)模。
小Y將持續(xù)為大家推出低速無人車核心技術(shù)分享專欄 ，從自動(dòng)駕駛技術(shù)-到底盤控制技術(shù)為大家詳細(xì)說明低速無人車的技術(shù)路線與行業(yè)應(yīng)用發(fā)展路線 ，希望大家多多關(guān)照 。
在行業(yè)應(yīng)用中移動(dòng)機(jī)器人多種建圖算法說明-Cartographer
1.Cartographer原理分析
基于優(yōu)化方法的激光SLAM已經(jīng)不是一個(gè)新研究領(lǐng)域了，谷歌的Cartographer算法主要是在提高建圖精度和提高后端優(yōu)化效率方面做了創(chuàng)新。
當(dāng)然Cartographer算法在工程應(yīng)用上的創(chuàng)新也很有價(jià)值，Cartographer算法最初是為谷歌的背包設(shè)計(jì)的建圖算法，谷歌的背包是一個(gè)搭載了水平單線激光雷達(dá)、垂直單線激光雷達(dá)和IMU的裝置，用戶只要背上背包行走就能將環(huán)境地圖掃描出來。
由于背包是背在人身上的，最開始Cartographer算法是只支持激光雷達(dá)和IMU建圖的，后來為了適應(yīng)移動(dòng)機(jī)器人的需求，將輪式里程計(jì)、GPS、環(huán)境已知信標(biāo)也加入到算法，也就是說Cartographer算法是一個(gè)支持多激光雷達(dá)、IMU、輪式里程計(jì)、GPS、環(huán)境已知信標(biāo)的傳感器融合建圖算法。
2.Cartographer局部建圖算法簡(jiǎn)述
介紹Cartographer局部建圖的具體過程之前，需要先了解一下Cartographer地圖的組成形式。Cartographer采用局部子圖（submap）來組織整個(gè)地圖，其中若干個(gè)激光雷達(dá)掃描幀（scan）構(gòu)成一個(gè)submap，然后所有的submap構(gòu)成全局地圖（submaps）不管是雷達(dá)掃描幀（scan），局部子圖（submap），還是全局地圖（submaps），它們之間都是通過位姿關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)的。
這里只討論2D SLAM建圖，所以位姿坐標(biāo)可以表示為。假設(shè)機(jī)器人初始位姿為，該位姿處雷達(dá)掃描幀為scan(1)，并利用scan(1)初始化第一個(gè)局部子圖submap(1)。利用Scan-to-map matching方法計(jì)算scan(2)相應(yīng)的機(jī)器人位姿，并基于位姿將scan(2)加入submap(1)。
不斷執(zhí)行Scan-to-map matching方法添加新得到的雷達(dá)幀，直到新出現(xiàn)的雷達(dá)幀完全包含在submap(1)中時(shí)，換句話說就是新雷達(dá)幀觀測(cè)不到submap(1)之外的新信息時(shí)，就結(jié)束submap(1)的創(chuàng)建。這里假設(shè)submap(1)由scan(1)、scan(2)和scan(3)構(gòu)建而成，然后重復(fù)上面的步驟構(gòu)建新的局部子圖submap(2)。
而所有局部子圖{submap(m)}就構(gòu)成了最終的全局地圖submaps。
3.綜合對(duì)比
Gmapping代碼實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)潔，非常適合初學(xué)者入門學(xué)習(xí)。但是Gmapping屬于基于濾波方法的SLAM系統(tǒng)，明顯的缺點(diǎn)是無法構(gòu)建大規(guī)模的地圖，這一點(diǎn)已經(jīng)在第前面討論過了。
而基于優(yōu)化的方法則可以構(gòu)建大規(guī)模的地圖，基于優(yōu)化的方法實(shí)現(xiàn)的激光SLAM算法也有很多，比如Hector、Karto、Cartographer等。而Cartographer是其中獲好評(píng)最多的算法 。
Cartographer是這幾種算法中提出時(shí)間最新、開發(fā)團(tuán)隊(duì)來自著名的谷歌公司、代碼的工程穩(wěn)定性較高、少有的建圖和重定位兼具的算法。
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