The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.8
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pp.1605-1614
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2009
The technique of simultaneous localization and mapping is the most important research topic in mobile robotics. In the process of building a map in its available memory, the robot memorizes environmental information on the plane of grid or topology. Several approaches about this technique have been presented so far, but most of them use mapping technique as either grid-based map or topology-based map. In this paper we propose a frame of solving the SLAM problem of linking map covering, map building, localizing, path finding and obstacle avoiding in an automatic way. Some algorithms integrating grid and topology map are considered and this make the SLAM performance faster and more stable. The proposed scheme uses an occupancy grid map in representing the environment and then formulate topological information in path finding by A${\ast}$ algorithm. The mapping process is shown and the shortest path is decided on grid based map. Then topological information such as direction, distance is calculated on simulator program then transmitted to robot hardware devices. The localization process and the dynamic obstacle avoidance can be accomplished by topological information on grid map. While mapping and moving, pose of the robot is adjusted for correct localization by implementing additional pixel based image layer and tracking some features. A laser range finer and electronic compass systems are implemented on the mobile robot and DC geared motor wheels are individually controlled by the adaptive PD control method. Simulations and experimental results show its performance and efficiency of the proposed scheme are increased.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.27
no.5
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pp.555-563
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2009
When a mobile mapping system or a robot is equipped with only a GPS (Global Positioning System) and multiple stereo camera system, a transformation from a local camera coordinate system to GPS coordinate system is required to link camera poses and 3D data by V-SLAM (Vision based Simultaneous Localization And Mapping) to GIS data or remove the accumulation error of those camera poses. In order to satisfy the requirements, this paper proposed a novel method that calculates a camera rotation in the GPS coordinate system using the three pairs of camera positions by GPS and V-SLAM, respectively. The propose method is composed of four simple steps; 1) calculate a quaternion for two plane's normal vectors based on each three camera positions to be parallel, 2) transfer the three camera positions by V-SLAM with the calculated quaternion 3) calculate an additional quaternion for mapping the second or third point among the transferred positions to a camera position by GPS, and 4) determine a final quaternion by multiplying the two quaternions. The final quaternion can directly transfer from a local camera coordinate system to the GPS coordinate system. Additionally, an update of the 3D data of captured objects based on view angles from the object to cameras is proposed. This paper demonstrated the proposed method through a simulation and an experiment.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.21
no.4
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pp.493-498
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2011
This paper presents the GraphSLAM improved by selecting the measurement with respect to their likelihoods. GraphSLAM estimates the robot's path and map by utilizing the entire history of input data. However, GraphSLAM's performance suffers a lot from severely noisy measurements. In this paper, we present GraphSLAM improved by the selective measurement method. Thus the presented GraphSLAM provides higher performance compared with the standard GraphSLAM.
This paper proposes a global mapping algorithm for multiple robots from an omnidirectional-vision simultaneous localization and mapping (SLAM) approach based on an object extraction method using Lucas-Kanade optical flow motion detection and images obtained through fisheye lenses mounted on robots. The multi-robot mapping algorithm draws a global map by using map data obtained from all of the individual robots. Global mapping takes a long time to process because it exchanges map data from individual robots while searching all areas. An omnidirectional image sensor has many advantages for object detection and mapping because it can measure all information around a robot simultaneously. The process calculations of the correction algorithm are improved over existing methods by correcting only the object's feature points. The proposed algorithm has two steps: first, a local map is created based on an omnidirectional-vision SLAM approach for individual robots. Second, a global map is generated by merging individual maps from multiple robots. The reliability of the proposed mapping algorithm is verified through a comparison of maps based on the proposed algorithm and real maps.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.30
no.2
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pp.177-184
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2013
This paper proposes an enhanced Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) algorithm based on matching laser image and Extended Kalman Filter (EKF). In general, laser information is one of the most efficient data for localization of mobile robots and is more accurate than encoder data. For localization of a mobile robot, moving distance information of a robot is often obtained by encoders and distance information from the robot to landmarks is estimated by various sensors. Though encoder has high resolution, it is difficult to estimate current position of a robot precisely because of encoder error caused by slip and backlash of wheels. In this paper, the position and angle of the robot are estimated by comparing laser images obtained from laser scanner with high accuracy. In addition, Speeded Up Robust Features (SURF) is used for extracting feature points at previous laser image and current laser image by comparing feature points. As a result, the moving distance and heading angle are obtained based on information of available points. The experimental results using the proposed laser slam algorithm show effectiveness for the SLAM of robot.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.54
no.3
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pp.108-118
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2017
This paper presents experimental results of realtime sonar-based SLAM (simultaneous localization and mapping) using probability-based landmark-recognition. The sonar-based SLAM is used for navigation of underwater robot. Inertial sensor as IMU (Inertial Measurement Unit) and DVL (Doppler Velocity Log) and external information from sonar image processing are fused by Extended Kalman Filter (EKF) technique to get the navigation information. The vehicle location is estimated by inertial sensor data, and it is corrected by sonar data which provides relative position between the vehicle and the landmark on the bottom of the basin. For the verification of the proposed method, the experiments were performed in a basin environment using an underwater robot, yShark.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.5
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pp.577-583
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2007
Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) is the process of building a map of an unknown environment and simultaneously localizing a robot relative to this map. SLAM is very important for the indoor navigation of a mobile robot and much research has been conducted on this subject. Although feature-based SLAM using an Extended Kalman Filter (EKF) is widely used, it has shortcomings in that the computational complexity grows in proportion to the square of the number of features. This prohibits EKF-SLAM from operating in real time and makes it unfeasible in large environments where many features exist. This paper presents an algorithm which reduces the computational complexity of EKF-SLAM by using topological information (TI) extracted through a thinning process. The global map can be divided into local areas using the nodes of a thinning-based topological map. SLAM is then performed in local instead of global areas. Experimental results for various environments show that the performance and efficiency of the proposed EKF-SLAM/TI scheme are excellent.
In this paper, we propose a modified ORB-SLAM (Oriented FAST and Rotated BRIEF Simultaneous Localization And Mapping) for precise indoor navigation of a mobile robot. The exact posture and position estimation by the ORB-SLAM is not possible all the times for the indoor navigation of a mobile robot when there are not enough features in the environment. To overcome this shortcoming, additional IMU (Inertial Measurement Unit) and encoder sensors were installed and utilized to calibrate the ORB-SLAM. By fusing the global information acquired by the SLAM and the dynamic local location information of the IMU and the encoder sensors, the mobile robot can be obtained the precise navigation information in the indoor environment with few feature points. The superiority of the modified ORB-SLAM was verified to compared with the conventional algorithm by the real experiments of a mobile robot navigation in a corridor environment.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.11
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pp.1098-1102
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2014
Localization of aerial vehicles and map building of flight environments are key technologies for the autonomous flight of small UAVs. In outdoor environments, an unmanned aircraft can easily use a GPS (Global Positioning System) for its localization with acceptable accuracy. However, as the GPS is not available for use in indoor environments, the development of a SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) system that is suitable for small UAVs is therefore needed. In this paper, we suggest a vision-based SLAM system that uses vision sensors and an AHRS (Attitude Heading Reference System) sensor. Feature points in images captured from the vision sensor are obtained by using GPU (Graphics Process Unit) based SIFT (Scale-invariant Feature Transform) algorithm. Those feature points are then combined with attitude information obtained from the AHRS to estimate the position of the small UAV. Based on the location information and color distribution, a Gaussian process model is generated, which could be a map. The experimental results show that the position of a small unmanned aircraft is estimated properly and the map of the environment is constructed by using the proposed method. Finally, the reliability of the proposed method is verified by comparing the difference between the estimated values and the actual values.
Recently, simultaneous localization and mapping (SLAM) approaches employing Rao-Blackwellized particle filter (RBPF) have shown good results. However, due to the usage of the accurate sensors, distinct particles which compensate one another are attenuated as the RBPF-SLAM continues. To avoid this particle depletion, we propose the strategic games to assign the particle's payoff which replaces the importance weight in the current RBPF-SLAM framework. From simulation works, we show that RBPF-SLAM with the strategic games is inconsistent in the pessimistic way, which is different from the existing optimistic RBPF-SLAM. In addition, first, the estimation errors with applying the strategic games are much less than those of the standard RBPF-SLAM, and second, the particle depletion is alleviated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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