ПОСТРОЕНИЕ КАРТЫ ОПОРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПЛАНИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ГРУППЫ НАЗЕМНЫХ РОБОТОВ

Аннотация

Целью исследования является формирование геометрической модели среды, содержащей информацию о параметрах подстилающей поверхности для использования в системе планиро- вания движений группы роботов строем на высокой скорости. В статье исследована задача построения карты опорных поверхностей. Приведен анализ существующих исследований по теме определения характеристик опорных поверхностей мобильными роботами. Приведена классификация способов оценки характеристик опорной поверхности на дистанционные и кон- тактные. На основе анализа преимуществ и недостатков известных дистанционных и кон- тактных методов в работе предлагается комбинированный подход, позволяющий использо- вать преимущества обоих методов. Подход основан на дистанционном разделении простран- ства на кластеры по внешним параметрам подстилающей поверхности с потенциально одина- ковыми внутренними свойствами, одновременном определении внутренних параметров под- стилающей поверхности контактным методом и дальнейшем их объединении. При этом осу- ществляется постоянное уточнение параметров поверхности во время перемещения. Подход использует ограниченный перечень стандартных бортовых средств мобильного робота и не требует больших вычислительных затрат по сравнению с методами машинного обучения. Приводится описание дистанционного определения внешних параметров подстилающей по- верхности, в основе которых лежат алгоритмы сегментации облака точек, не требующие предварительного обучения. В качестве аргументов для сегментации используются: координа- ты точек облака, цвет каждой точки и перепад высот в окрестности каждой точки. Описан алгоритм определения внутренних характеристик поверхности контактным способом. В каче- стве внутренних параметров рассматриваются коэффициенты трения между каждым коле- сом и текущей поверхностью. Эти коэффициенты позволяют определить предельные ускоре- ния для каждого робота группы, которые необходимы для реализации системы планирования движений. В работе приводятся результаты экспериментальных исследований дистанционно- го определения параметров подстилающей поверхности в рамках предложенного подхода на данных из публичного набора KITTI. Результаты исследования подтверждают возможность формирования геометрической модели среды, сегментированной на области с различными ха- рактеристиками опорной поверхности без обучения с использованием стандартных аппарат- ных возможностей робота.