機械人學 機械人感知(Location)

2022-03-11 16:18:15 字數 1535 閱讀 2891

location 最大的難度來自於測量誤差。里程計的計數誤差,測量與里程計的不統一等。所以我們需要一種演算法,能夠較高精度的確定機械人的位姿。

此處粒子濾波器的作用似乎與卡爾曼濾波器相似,但是粒子濾波器可以有非0的均值(編碼器讀數),可以有非正太分布(你關我怎樣取樣),可以有非線性解(反正是大力出奇蹟,什麼解不可能?)

機械人初始位姿確定略過。感測器測量結果的獲取又叫做地圖的 registration. 這是乙個我們非常熟悉的詞 —— 配準。配準的作用是將測量結果與地圖結果相匹配。匹配所使用的方式是概率圖的 factor product. 對於給定位姿,如果測量結果與實際地圖匹配成功則給正分,否則給負分。至於給多少正分,多少負分,需要進行 tuning....這個 tuning 也是作業的核心。tuning 的關鍵是一定要對測量結果進行視覺化,如果第一幀都匹配不上,那後面必跑飛。如果第一幀匹配上了,那麼後面才有調的可能性。

基於粒子濾波器的機械人位姿估計是乙個大模組,其pipeline如下:

1.針對初始位姿,給定一堆粒子,每個粒子就是乙個位姿,粒子可以是均勻分布的,也可以是正太分布的,也可以是任意你喜歡的分布。針對每個粒子算 registration 的分數

2.利用已知的轉移關係——編碼器,慣性感測器,whatever,給出這堆粒子下一步的位姿。注意,粒子是帶著它的分數轉移的。

3.針對轉移後的粒子重取樣——根據轉移關係的雜訊,重新取樣一次粒子轉移後的結果。計算並更新配準分數。

4.計算有效粒子數目,如果小於粒子總數,則重新取樣。如果和粒子總數相等,則回到2.

總而言之,粒子濾波器叫做「多party參政制」個個都有可能當**。每個轉移相當於一次**,而與地圖的配準結果相當於選票。儘管最後我們會選擇乙個得票最多的,但是我們也不允許一party獨大(n_effective)。resampling則是如果某個party的理念確實優秀,那麼允許其分身,分身後加上雜訊保證了意見的多樣性。

所以粒子濾波器總能給出較好的結果。

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