Senzori mobilnih robota

Uvod
Još od začetka robotike kao zasebne znanstvene discipline primarni cilj bio je izraditi mobilni robot koji će se samostalno kretati prostorom i obavljati postavljene mu zadatke. Međutim, za ispunjenje toga cilja potrebno je riješiti mnoge probleme (izbjegavanje prepreka, izgradnja karte prostora, lokalizacija..) koji su razvojem računalne tehnologije postali rješivi. Naime, u idealnom slučaju, navigacija u prostoru sastoji se od uočavanja i prepoznavanja fizičkih obilježja i promjena prostora (sonar) i prikupljanju podataka o gibanju mobilnog robota (odometrija). Na osnovu tih prikupljenih podataka izračunava se točan položaj mobilnog robota u prostoru. U realnom svijetu pojavljuje se mnogo problema. Jedan od problema pri autonomnom gibanju mobilnog robota jest promjena njegovog fizičkog modela tokom vremena. Do promjene fizičkog modela mobilnog robota dolazi uslijed djelovanja trenja (promjena promjera kotača, istrošenost raznih prijenosnih mehanizama) te radne okoline (trešnja doprinosi labavosti vijaka…). Sve te promjene fizičkog modela mobilnog robota utječu na njegovu odometriju, a samim time i na njegovu položaj u prostoru. U svakom trenutku autonomnog gibanja mobilnog robota potrebno je znati njegov trenutni fizički model. Određivanje trenutnog fizičkog modela mobilnog robota naziva se kalibracija. Kalibracija je postupak estimacije fizičkog modela mobilnog robota iz podataka dostupnih tj. prikupljenih sa odometrije i ostalih osjetila (senzora) sa samog mobilnog robota. Potreba za kalibracijom stara je kao i sama znanost o mobilnoj robotici te postoji mnogo razvijenih metoda kalibracije mobilnog robota. Međutim, većini tih metoda zajedničko je to da se kalibracija mobilnog robota ne može izvršiti bez intervencije čovjeka. Da bi se mobilni robot kalibrirao, čovjek (ili neki vanjski uređaj) mora mjeriti točno gibanje (putanju) mobilnog robota te iz tih mjerenja odrediti njegov fizički model. Takav pristup kalibracije ima dva velika nedostatka. Pošto se fizički model mobilnog robota mijenja tokom vremena potrebno je mjerenje gibanja izvršavati u redovnim vremenskim razmacima te obnavljati fizički model robota. Drugi nedostatak je taj da se mobilni robot mora prekidati u radu da bi se izvršila kalibracija. U ovom diplomskom radu opisana je metoda samo-kalibracije mobilnog robota u realnom vremenu, bez zaustavljanja mobilnog robota u radu i bez intervencije čovjeka, a u svrhu njegove lokalizacije.

ŠTO JE TO MOBILNI ROBOT?
Robot je uređaj za pomoć ljudima u svakodnevnom životu koji obavlja zadatke umjesto čovjeka. Robotika je znanost koja se bavi robotima. Riječ robot potječe iz češkog jezika, a prvi ga put spominje češki pisac Karel Čapek u svojoj drami (R.U.R.). U Americi 1958. godine, a kasnije i Rusiji sastavljeni su prvi roboti Scart i Maša. Prvog hrvatskog robota sastavio je ing. Branimir Makanec zajedno s grupom mladih stručnjaka godine 1966. godine. Robotika je danas najviše primjenjivana u automobilskoj industriji a njena najveća središta su u Japanu, Kini, Americi i Europi.
Mobilni roboti imaju sposobnost kretanja u svom okolišu, a nisu pričvršćene na jednom mjestu. Nasuprot tome, industrijski roboti obično sastoje od spojene ruke (multi-linked manipulatora), te hvataljkom montaže (ili kraj djelovatelj) koji je priključen na fiksnu podlogu. Mobilni roboti su fokus puno istraživanjima i gotovo svakom većem sveučilišta ima jedan ili više laboratorija koje se fokusiraju na mobilni robot istraživanja. Mobilni roboti se također nalaze u industriji, vojna i sigurnosna okruženja. Također se pojavljuju kao potrošački proizvodi, za zabavu ili za obavljanje određenih zadataka kao što su svemirski zadaci.