Введение в slam - singularis labslam 9 Актуальность slam •...
TRANSCRIPT
![Page 1: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/1.jpg)
Введение в SLAM
Докладчик: Агафонов Владислав
![Page 2: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/2.jpg)
SLAM 2
Что такое Robot Mapping?
Robot – устройство которое движется в некоторой среде
Mapping – моделирование некоторой окружающей среды
![Page 3: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/3.jpg)
SLAM 3
Терминология
STATE ESTIMATION
LOCALIZATION
MAPPING
SLAM
NAVIGATION
![Page 4: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/4.jpg)
SLAM 4
Что такое SLAM?
SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) – одновременное вычисление позиции робота и построение карты окружения
Localization – обнаружение позиции робота
Mapping – построение карты окружения
![Page 5: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/5.jpg)
SLAM 5
Пример локализации
• Обнаружение позиции робота по данным ориентирам (landmarks)
![Page 6: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/6.jpg)
SLAM 6
Пример построения карты
• Запоминание позиций ориентиров относительно позиций робота
![Page 7: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/7.jpg)
SLAM 7
Пример SLAM
• Одновременное вычисление позиции робота и построение карты окружения
![Page 8: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/8.jpg)
SLAM 8
Парадокс SLAM
• Карта окружения необходима для локализации
• Точная локализация нужна для построения карты
![Page 9: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/9.jpg)
SLAM 9
Актуальность SLAM
• Рассматривается как фундаментальная задача для создания автономных роботов
• SLAM - базовый метод для большинства навигационных систем
![Page 10: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/10.jpg)
SLAM 10
Применение SLAM
• SLAM используется для навигации управляемых и автономных роботов в помещении, на улице, в воздухе и под водой
Примеры:
• Робот пылесос, газонокосилка
• Видеонаблюдение на БПЛА
• Мониторинг подводных рифов, шахт
![Page 11: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/11.jpg)
SLAM 11
Видео
![Page 12: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/12.jpg)
SLAM 12
Постановка задачи SLAM
Дано:
• Управляющие сигналы 𝑢1:𝑇 = 𝑢1, 𝑢2, … , 𝑢𝑇
• Наблюдения 𝑧1:𝑇 = *𝑧1, 𝑧2, … , 𝑧𝑇+
Необходимо получить:
• Карту окружения 𝑚
• Путь робота 𝑥0:𝑇 = *𝑥0, 𝑥1, … , 𝑥𝑇+
![Page 13: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/13.jpg)
SLAM 13
Вероятностный подход
• Неопределенность в оценке движения робота и наблюдаемых ориентирах
• Использование теории вероятности для явного представления неопределенности
Робот точно здесь Робот где-то здесь
![Page 14: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/14.jpg)
SLAM 14
Вероятностный подход
Вероятностная оценка точности пути пройденного роботом и построенной карты
Место для формулы. 𝑃 𝑥0:𝑇 , 𝑚 𝑧1:𝑇,𝑢1:𝑇)
![Page 15: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/15.jpg)
SLAM 15
Графическое представление
Место для формулы.
![Page 16: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/16.jpg)
SLAM 16
Offline SLAM и Online SLAM
Место для формулы.
Offline SLAM оценивает весь путь
𝑃 𝑥0:𝑇 , 𝑚 𝑧1:𝑇,𝑢1:𝑇)
Online SLAM оценивает только последнюю позицию робота
𝑃 𝑥𝑡, 𝑚 𝑧1:𝑡,𝑢1:𝑡)
![Page 17: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/17.jpg)
SLAM 17
Графическое представление Online SLAM
Место для формулы.
![Page 18: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/18.jpg)
SLAM 18
Online SLAM
Место для формулы. 𝑃 𝑥𝑡, 𝑚 𝑧1:𝑡,𝑢1:𝑡)=
… 𝑝 𝑥0:𝑡 −1, 𝑚 𝑧1:𝑡 −1, 𝑢1:𝑡 −1 𝑑𝑥𝑡−1𝑥𝑡 −1𝑥0…𝑑𝑥0
Online SLAM интегрирует распределения вероятности состояний по всем предыдущим итерациям
![Page 19: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/19.jpg)
SLAM 19
Почему SLAM сложная задача?
Место для формулы.
• Путь робота и карта окружения неизвестны
• Локализация робота и оценка карты коррелируют
• Ложное сопоставление ориентиров ведет к ошибкам
![Page 20: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/20.jpg)
SLAM 20
Разновидности SLAM
• Volumetric Feature-based
• Статическое окружение Динамическое окружение
• Активный SLAM Пассивный SLAM
• Один робот Несколько роботов
![Page 21: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/21.jpg)
SLAM 21
SLAM Заметки
• На данный момент большое количество различных методов решения предложено
• Большинство робототехнических конференций имеют SLAM секции
• Очень много методов SLAM реализуют вероятностный подход
![Page 22: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/22.jpg)
SLAM 22
Основные парадигмы
• Фильтр Калмана
• Многочастичный фильтр
• Графовые алгоритмы
![Page 23: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/23.jpg)
SLAM 23
Фильтр Калмана
![Page 24: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/24.jpg)
SLAM 24
Фильтр Калмана
Предсказание по модели 𝑥𝑘+1 = 𝑥𝑘 + 𝑢𝑘 + ξ𝑘
Показания сенсоров 𝑧𝑘 = 𝑥𝑘 + η𝑘
𝐸η𝑘 = 𝐸ξ𝑘 = 0
Баланс между показанием сенсоров и то что ожидали увидеть
𝑥𝑘+1 opt
= 𝐾𝑧𝑘+1 + (1 − 𝐾)(𝑥𝑘 opt
+ 𝑢𝑘)
![Page 25: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/25.jpg)
SLAM 25
Фильтр Калмана
Минимизация функции ошибки: 𝑒𝑘+1= 𝑥𝑘+1 − 𝑥𝑘+1𝑜𝑝𝑡
𝑒𝑘+1 = 1 − 𝐾 𝑒𝑘 + ξ𝑘 − Kη𝑘+1
Ошибка как положительная так и отрицательная
𝐸 𝑒𝑘+12 → 𝑚𝑖𝑛
𝐸 𝑒𝑘+12 = 1 − 𝐾 2 𝐸𝑒𝑘
2 + σξ2 + 𝐾2ση
2
𝐾𝑘+1 =𝐸𝑒𝑘
2 + σξ2
𝐸𝑒𝑘2 + σξ
2 + ση2
![Page 26: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/26.jpg)
SLAM 26
Практика
1) Собрать и посмотреть библиотеку ORB SLAM
https://github.com/raulmur/ORB_SLAM2
2) Переделать ее для работы с web камерой
![Page 27: Введение в SLAM - Singularis LabSLAM 9 Актуальность SLAM • Рассматривается как фундаментальная задача для создания](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062507/5fe1c2a030c555669b2f04ad/html5/thumbnails/27.jpg)
www.singularis-lab.com
Dонцептосфера « ;лаготворительность» в русской языковой ... · 11 рассматривается как аксиологическая
6. Общая экономика 2017: Экстенсивный и интенсивный рост капитала. Заработная плата. Фундаментальная