كيف تستخدم Emesent تقنية Wildcat SLAM المتطورة لقيادة الطريق في مجال رسم الخرائط ذاتية القيادة

إن Hovermap من Emesentالحائز على جوائز هو عبارة عن حمولة خرائط ذاتية القيادة لطائرة بدون طيار وحمولة رسم خرائط باستخدام LiDAR تستخدم بيانات LiDAR وخوارزميات متقدمة لتوليد سحب نقطية 3D دقيقة للبيئة الممسوحة ضوئياً، بالإضافة إلى أتمتة رحلة الطائرة بدون طيار حتى في حالة عدم توفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

مزودSLAM 3D عالمي المستوى من وكالة الأبحاث الفيدرالية الأسترالية

اكتسبت مجموعة الروبوتات والأنظمة المستقلة التابعة لـ CSIRO Data61 شهرة عالمية لريادتها في تطوير حلول SLAM[2] عالية الدقة والمتينة القائمة علىLiDAR[1] 3D منذ عام 2008. Wildcat هو أحدث SLAM من هذه المجموعة، ويستند إلى أكثر من عقد من الخبرة لتوفير معيار جديد في الدقة والمتانة وسرعة المعالجة، وهو مُحسّن لتطبيقات الروبوتات.

في يناير 2019، Hovermap أول حل تجاري لرسم الخرائط والاستقلالية يستخدم Wildcat، Emesent أول شركة تتبنى Wildcat في مرحلة مبكرة.

القوة من خلال التعاون الوثيق المستمر

كان Emesent والعديد من أعضاء فريق الهندسة الأساسيين في السابق جزءًا من مجموعة الروبوتات في CSIRO حيث عملوا عن كثب معSLAM CSIRO SLAM لدمج Wildcat مع Hovermap الذاتي Hovermap والقدرة على رسم الخرائط Emesent. غادر المؤسسون CSIRO Emesent Hovermap .

تستمر العلاقة القوية بين Emesent CSIRO and Autonomous Systems Group، مع استمرار التعاون من خلال برنامج Wildcat Early Adopter Program ومشاريع بحثية مشتركة. كما استفاد الطرفان من التواجد في منطقة Pullenvale للتكنولوجيا المتقدمة في بريسبان، أستراليا، من خلال الاتصال المنتظم وأنشطة الاختبار المشتركة.

CSIRO Emesent CSIRO للمشاركة فيمسابقةDARPA Challenge المرموقة، حيث كان Wildcat مكونًا أساسيًا للروبوتات التي استخدمتها كلا الجهتين. وقد أدى ذلك إلى تطوير ميزات Wildcat الرئيسية مثل التخطيط التعاوني متعدد العوامل – وهو أمر ضروري عندما يعمل فريق من الروبوتات معًا لاستكشاف منطقة ما وتخطيطها. احتل الفريق المشترك المركز الرابع في حدث SubT Urban Circuit الذي أقيم في الولايات المتحدة في وقت سابق من هذا العام، وفاز بجائزة أفضل تقرير دقيق لموقع الأجسام – مما يدل على دقة حل Wildcat.

تحسين الأداء من خلال الاختبارات الميدانية والمعرفة الفنية

بفضل خبرتهم في مجال الروبوتات، يتمتع فريق Emesent بفهم عميق SLAM الأساسية وكيفية الاستفادة القصوى من هذه الخوارزميات لتحقيق الاستقلالية ورسم الخرائط.

Hovermap نشر Hovermap مع العملاء منذ أوائل عام 2017 - أولاً في شكل نموذج أولي من خلال برنامج Early Adopter Program ثم تجارياً منذ عام 2019. خلال هذه الفترة، سجلت آلاف الساعات من الطيران المستقل ورسم الخرائط في بيئات صعبة ومتنوعة حول العالم. سمحت هذه الثروة من بيانات النشر في العالم الحقيقي Emesent بتحسين SLAM من خلال تعديل المعلمات وتقديم ملاحظات قيمة لفريق SLAM .

SLAM من رسم الخرائط والملاحة في الوقت الفعلي

SLAM بيانات المدى والمستشعر لتقدير حركة مستشعر المدى نفسه. وبمجرد تقدير هذه الحركة، يمكن إسقاط بيانات المدى في إطار إحداثيات مشترك لإنتاج 3D . ويمكن أيضًا استخدام الحركة المقدرة للتحكم في المنصة الروبوتية التي تحمل المستشعرات. في حالة Wildcat و Hovermap تُستخدم بيانات Lidar IMU لإنشاء الخرائط والتحكم في طيران الطائرة بدون طيار.

عندما Hovermap في حالة طيران على طائرة بدون طيار، تعمل SLAM Wildcat SLAM في الوقت الفعلي لتقدير موقع الطائرة بدون طيار واتجاهها وسرعتها بالنسبة لمحيطها، مما يلغي الحاجة إلى بيانات GNSS. تعتمد خوارزميات الاستقلالية الخاصة بالطائرات بدون طيار Emesentعلى SLAM هذا لأتمتة طيران الطائرة بدون طيار، مما يسمح لها بالتنقل دون GPS وتخطيط مسارات آمنة وتجنب العقبات. يتطلب ذلك إجراء آلاف الحسابات كل ثانية على Hovermap مما يدفع إلى الحاجة إلى SLAM فعال. يجب أن يكون SLAM أيضًا قويًا للغاية ويعمل بشكل مثالي في أي بيئة. قد يؤدي SLAM إلى فقدان القدرة على التنقل، وهو أمر غير مقبول بالنسبة للطائرة بدون طيار أثناء الطيران. أثبتت قوة ودقة وكفاءة Wildcat أنها على مستوى المهمة.

يتم تخزين جميع LiDAR على متن Hovermap معالجتها بعد الرحلة باستخدام Wildcat في وضع تم تحسينه لجودة الخرائط على سرعة المعالجة في الوقت الفعلي. ينتج عن ذلك سحب 3D عالية الجودة للغاية – يمكن القول إنها أعلى جودة لسحب LiDAR SLAM في السوق. وقد لفتت جودة الخرائط انتباه شركة Velodyne Lidar . التي تصنع Lidar من قبل Hovermap. على الرغم من أن العديد من الشركات تستخدم Lidars لإنشاء منتجات الخرائط، إلا أنها أصبحت Hovermap لعرض جودة الخرائط التي يمكن إنتاجها بواسطة الأجهزة. تعود جودة السحب النقطية إلى قوة Wildcat وتصميم Hovermapالفريد وجودة بنائه.

تعد القدرة على الأداء الجيد في الوقت الفعلي لتقدير الحالة وفي وضع عدم الاتصال بالإنترنت لإنشاء الخرائط من نقاط القوة المهمة التي تتمتع بها Wildcat مقارنة SLAM المنافسة. فالحلول الأخرى عادة ما تكون مُحسّنة لتقديم خرائط دقيقة أو أداء في الوقت الفعلي.

ميزات قوية لرسم الخرائط بسرعة وموثوقية

بفضل تقنية Wildcat، Hovermap العديد من الميزات الفريدة التي تميزه عن منافسيه:

• رسم الخرائط والاستقلالية:Hovermap الجهاز الوحيد في العالم الذي يعمل بمجرد توصيله ويوفر استقلالية الطائرات بدون طيار ورسم الخرائط SLAM. وهذا يسمح بالتقاط البيانات في المناطق التي يتعذر الوصول إليها بخلاف ذلك، مثل المناجم تحت الأرض.
• رسم خرائط دقيق: Hovermap على إنتاج سحب نقطية عالية الدقة على مستوى المسح، وهو أمر مثير للإعجاب بشكل خاص بالنسبة لنظام رسم خرائط متنقل SLAM. وعادةً ما تحقق دقة نسبية تبلغ +/- 20 ملم في البيئات العامة، و+/- 15 ملم في البيئات النموذجية تحت الأرض وداخل المباني، و+/- 5 ملم للمسح عن قرب. ساعد Hovermap Wildcat في الفوز بجائزة الكشف الأكثر دقة عن الأجسام في مسابقة DARPA Challenge.
  
  

• نتائج قابلة للتكرار:يعد الكشف عن التغييرات ومراقبة التشوهات من التطبيقات الشائعة للعملاء في مجموعة من الصناعات. وهذا يتطلب الحصول على نتائج قابلة للتكرار عند رسم خرائط لمنطقة ما على مدار فترة زمنية. Hovermap استوفت Hovermap هذه المتطلبات وسمحت بالكشف عن التغييرات التي تقل عن سنتيمتر واحد في البيئة.
• حركة خالية من القلق أثناء رسم الخرائط:قوة Wildcat تجعل النظام قويًا في مواجهة الحركات غير المنتظمة والصدمات والاهتزازات. تتطلب الأنظمة الأخرى السير أو الطيران بهدوء شديد، مع الحرص على عدم القيام بحركات مفاجئة قد تؤدي إلى SLAM . Hovermap تركيب Hovermap على مركبات التعدين وتعرضت للاهتزازات أثناء نزولها إلى مناجم الخام، ومع ذلك حققت نتائج عالية الجودة.
• قوي في البيئات التي تفتقر إلى الميزات:تعتمدSLAM على التعرف على 3D الفريدة في البيئة. في الأنفاق الملساء أو على التضاريس المسطحة التي تفتقر إلى الميزات، لن تعمل بعض SLAM بشكل جيد. Hovermap أنه يعمل حتى في البيئات الصعبة SLAM مثل الحفر المرتفعة والأنفاق.
• خيارات نشر متنوعة:لاHovermap على رسم الخرائط باستخدام طائرات بدون طيار. فآلية التحرير السريع التي يتميز بها تتيح سهولة نشره كنظام لرسم الخرائط يمكن تركيبه على حقيبة الظهر أو المركبة أو الكابل. ويمكن لـ Wildcat التعامل مع جميع خيارات النشر هذه.
• معالجة سريعة للبيانات:Hovermap إنتاج تقديرات في الوقت الفعلي لحالة طيران الطائرات بدون طيار وسحب نقطية منخفضة الدقة في الوقت الفعلي للعرض عبر الإنترنت، كما يمكنها إنتاج خرائط عالية الدقة في وضع عدم الاتصال بالإنترنت في ضعف وقت التقاط البيانات فقط.
• بدء/إيقاف المسح أثناء الحركة:يمكن بدء أو إيقافHovermap أثناء الحركة. ابدأ المسح أثناء تحليق الطائرة بدون طيار أو أثناء المشي عندما Hovermap مثبتًا على حقيبة الظهر. تتطلب الحلول الأخرى إجراءات معايرة معقدة أو الحاجة إلى التوقف تمامًا عن الحركة أثناء بدء المسح.
• سرعة عالية في التقاط البيانات:بفضل قوة SLAM Hovermap استخدام Hovermap بسرعات أعلى أثناء التقاط البيانات. يمكن الوصول إلى سرعات تصل إلى 5 م/ثانية للتقاط البيانات باستخدام طائرات بدون طيار و40 كم/ساعة (11 م/ثانية) للتقاط البيانات باستخدام المركبات.
• دعم دمج الوكلاء المتعددين في الوقت الفعلي والتحسين الشامل:تم تصميم Wildcat من أجل التنسيق بين الروبوتات المتعددة في عملية رسم الخرائط، لذا فإنه يسمح بدمج الخرائط من مصادر متعددة في الوقت الفعلي أثناء التقاطها لإنتاج نتيجة موحدة ومحسنة شاملة.
• سمات متعددة لكل نقطة: Hovermap كل نقطة بيانات تنتجها Hovermap سمات متعددة مثل الكثافة والوقت والنطاق ورقم العودة ورقم الحلقة. توفر هذه السمات إمكانيات تصفية قيّمة عند استخدام سحب النقاط لتوليد مخرجات بيانات مشتقة.

Emesent بمواصلة البناء على نجاح SLAM Hovermap Wildcat SLAM من خلال التعاون المستمر مع CSIRO وتفاني فريق البحث والتطوير التابع لها. وهناك المزيد من التحسينات والميزات الجديدة المثيرة التي لم يتم طرحها بعد.

[1] الكشف عن الضوء وتحديد المدى

[2] التوطين والتخطيط المتزامنان