The objective of this paper is to produce a weighted graph map for path-planning of an autonomous mobile robot(AMR) based on the measurements from a single ultrasonic sensor, which are acquired when the autonomous mobile robot explores unknown indoor circumstance. The AMR navigates in th unknown space by following the wall and gathers the range data using the ultrasonic sensor, from which the occupancy grid map is constructed by associating the range data with occupancy certainties. Then, the occupancy grid map is converted to a weighted graph map suing morphological image processing and thinning algorithms. the path- planning for autonomous navigation of a mobile robot can be carried out based on the occupancy grid map. These procedures are implemented and tested using an AMR, and primary results are presented in this paper.
무선 AP를 이용한 실내 측위 시스템 기법 중 핑거프린트 기법은 측위를 수행하기 전 AP의 Mac 정보와 수신세기를 수집하여 Radio Map을 구축하고 이후 측위 과정에서 수집되는 AP의 정보와 비교하여 위치를 판단하는 기법이다. 단, 기존 Radio Map 구축방법은 실내를 일정한 크기의 Grid Map으로 나누어 측정했을 때 실내 환경에 따라 수많은 AP들의 충돌로 인한 상호간의 신호 간섭이 발생, 신호 패턴에 영향을 주어 신호 세기 탐색 결과가 항상 일정하게 나오지 않는 문제점이 있다. 이에 본 논문에서는 기존의 고정형 Radio Map 구축 방법과 측정 구역 자체를 신호 세기에 따라 능동적으로 분석하여 구성하는 가변적 Radio Map 구축기법에 대하여 비교 설명한다.
Mobile robots use an environment map of its workspace to complete the surveillance task. However grid-based maps that are commonly used map format for mobile robot navigation use a large size of memory for accurate representation of environment. In this reason, grid-based maps are not suitable for path planning of mobile robots using embedded board. In this paper, we present the path planning algorithm that produce a secure path rapidly. The proposed approach utilizes a hybrid map that uses less memory than grid map and has same efficiency of a topological map. Experimental results show that the fast path planning uses only 1.5% of the time that a grid map based path planning requires. And the results show a secure path for mobile robot.
Representing an environment as the probabilistic grids is effective to sense outlines of the environment in the mobile robot area. Outlines of an environment can be expressed factually by using the probabilistic grids especially if sonar sensors would be supposed to build an environment map. However, the difficult problem of a sonar such as a specular reflection phenomenon should be overcome to build a grid map through sonar observations. In this paper, the NRF(Neighborhood Recognition Factor) was developed for building a grid map in which the specular reflection effect is minimized. Also the reproduction rate of the gird map built by using NRF was analyzed with respect to a true map. The experiment was conducted in a home environment to verify the proposed technique.
The paper persents an efficient method of extracting line segment in a grid map. The grid map is composed of 2-D grids that have both the occupancy and orientation probabilities based on the simplified Bayesian updating model. The probabilities and orientations of cells in the grid map are continuously updated while the robot explorers to their values. The line segments are, then, extracted from the clusters using Hough transform methods. The eng points of a line segment are evaluated from the cells in each cluster, which is simple and efficient comparing to existing methods. The proposed methods are illustrated by sets of experiments in an indoor environment.
This paper describes hierarchical semantic map building using the classified area information in home environments. The hierarchical semantic map consists of a grid, CAIG (Classified Area Information in Grid), and topological map. The grid and CAIG maps are used for navigation and motion selection, respectively. The topological map provides the intuitive information on the environment, which can be used for the communication between robots and users. The proposed semantic map building algorithm can greatly improve the capabilities of a mobile robot in various domains, including localization, path-planning and HRI (Human-Robot Interaction). In the home environment, a door can be used to divide an area into various sections, such as a room, a kitchen, and so on. Therefore, we used not only the grid map of the home environment, but also the door information as a main clue to classify the area and to build the hierarchical semantic map. The proposed method was verified through various experiments and it was found that the algorithm guarantees autonomous map building in the home environment.
It is essential to estimate the vehicle localization for an autonomous safety driving. In particular, since LIDAR provides precise scan data, many studies carried out to estimate the vehicle localization using LIDAR and pre-generated map. The road marking always exists on the road because of provides driving information. Therefore, it is often used for map information. In this paper, we propose to generate the Gaussian mixture map based on road-marking information and localization method using this map. Generally, the probability distributions map stores the single Gaussian distribution for each grid. However, single resolution probability distributions map cannot express complex shapes when grid resolution is large. In addition, when grid resolution is small, map size is bigger and process time is longer. Therefore, it is difficult to apply the road marking. On the other hand, Gaussian mixture distribution can effectively express the road marking by several probability distributions. In this paper, we generate Gaussian mixture map and perform vehicle localization using Gaussian mixture map. Localization performance is analyzed through the experimental result.
This paper presents a method of topological modeling using only low-cost sonar sensors. The proposed method constructs a topological model by extracting sub-regions from the local grid map. The extracted sub-regions are considered as nodes in the topological model, and the corresponding edges are generated according to the connectivity between two sub-regions. A grid confidence for each occupied grid is evaluated to obtain reliable regions in the local grid map by filtering out noisy data. Moreover, a convexity measure is used to extract sub-regions automatically. Through these processes, the topological model is constructed without predefining the number of sub-regions in advance and the proposed method guarantees the convexity of extracted sub-regions. Unlike previous topological modeling methods which are appropriate to the corridor-like environment, the proposed method can give a reliable topological modeling in a home environment even under the noisy sonar data. The performance of the proposed method is verified by experimental results in a real home environment.
An accurate and compact map is essential to an autonomous mobile robot system. For navigation, it is efficient to use an occupancy grid map because the environment is represented by probability distribution. But it is difficult to apply it to the large environment since it needs a large amount of memory proportional to the environment size. As an alternative, a topological map can be used to represent it in terms of the discrete nodes with edges connecting them. It is usually constructed by the Voronoi-like graphs, but in this paper the topological map is incrementally built based on the local grid map using the thinning algorithm. This algorithm can extract only meaningful topological information by using the C-obstacle concept in real-time and is robust to the environment change, because its underlying local grid map is constructed based on the Bayesian update formula. In this paper, the position probability is defined to evaluate the quantitative reliability of the end nodes of this thinning-based topological map (TTM). The global TTM can be constructed by merging each local TTM by matching the reliable end nodes determined by the position probability. It is shown that the proposed TTM can represent the environment accurately in real-time and it is readily extended to the global TTM.
This paper presents a method for autonomous exploration of indoor environments using a 2-dimensional Light Detection And Ranging (LiDAR) scanner. The proposed frontier-based exploration method considers navigability from the current robot position to extracted frontier targets. An approach to constructing the point cloud grid map that accurately reflects the occupancy probability of glass obstacles is proposed, enabling identification of safe frontier grids on the safety grid map calculated from the point cloud grid map. Navigability, indicating whether the robot can successfully navigate to each frontier target, is calculated by applying the skeletonization-informed rapidly exploring random tree algorithm to the safety grid map. While conventional exploration approaches have focused on frontier detection and target position/direction decision, the proposed method discusses a safe navigation approach for the overall exploration process until the completion of mapping. Real-world experiments have been conducted to verify that the proposed method leads the robot to avoid glass obstacles and safely navigate the entire environment, constructing the point cloud map and calculating the navigability with low computing time deviation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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