Bezpečné přejíždění překážek s neúplnými daty

Abstract

Tato práce se zabývá problematikou bezpečného přejíždění terénu pro mobilního pozemního robota, který je vyvíjen pro nasazení při záchraných operacích. Za tímto účelem je robot vybaven artikulovanými postranními pásy, flippery, které zlepšují schopnost robota pohybovat se terénem, ale přinášejí s sebou také více stupňů volnosti, které je potřeba řídit. Proto je na Fel, Čvut, vyvíjen semi-autonomní řídící systém, který volí optimální konfiguraci postranních pásů s ohledem na právě přejížděný terén. Již dříve byl vytvořen řídící systém založený na posilovaném učení a rozhodovacích stromech. Avšak tento systém vyžadoval úplné informace ze senzorů. Jelikož mapa prostředí byla vytvářena výhradně z dat poskytovaných laserovým dálkoměrem, byla tato podmínka mnohdy nesplněna, např. v případě lesklých povrchů. Proto byla v rámci této práce provedena částečná reimplementace a rozšíření původního systému. Nový mód, který využívá robotickou paži JACO pro dotykový průzkum terénu, byl přidán do systému. Paže pomáhá prozkoumávat terén neviditelný pro laserový scanner. Experimenty s hliníkovou folií byly provedeny, aby demonstrovaly, že paže může skutečně pomoci robotu doplňovat nezbytné informace do mapy a ty následně využívat pro bezpečné přejíždění terénu.

This thesis deals with terrain traversability for an unmanned ground vehicle (UGV) based on Niftibot platform. This mobile robot, which is dedicated for Urban Search and Rescue (USAR) missions, is equipped with auxiliary articulated tracks, so-called flippers. Flippers enhance robot´s ability to traverse complicated terrain, however they bring more degrees of freedom to control. Semi-autonomous control system which selects optimal flippers´ configuration with respect to traversed terrain is being developed at FEE, CTU. A system based on reinforcement learning and decision trees had been previously implemented. This system, however, required complete data from sensors. As model of environment was built using solely data from laser scanner, this condition was violated in some scenarios, e.g. in case of reflective surfaces. Therefore a partial reimplementation and an extension of the former system is introduced in this work. A new mode which utilizes JACO robotic arm for tactile exploration of terrain has been incorporated to the system. This helps to explore terrain invisible to laser scanner. The experiments with aluminium foil were performed to demonstrate that the arm helps the robot to complete information in robot´s map and furtherly use it to safely traverse terrain.