Woher wissen Roboter, wohin sie gehen müssen?

Karte
Roboter müssen sich der Struktur ihrer Umgebung bewusst sein. Dazu benötigen sie zunächst eine Karte. Dies wird typischerweise durch die SLAM-Technologie (Simultaneous Localization and Mapping) erreicht. SLAM ermöglicht es dem Roboter, sich in einer unbekannten Umgebung zu bewegen, während er eine Karte erstellt und sich darin lokalisiert.

Lokalisierung
Sobald der Roboter über eine Karte verfügt, besteht der nächste Schritt darin, seine Position auf der Karte zu bestimmen. Dies wird mithilfe verschiedener Sensoren wie LIDAR, Gyroskope und Radencoder erreicht. Lokalisierungsalgorithmen fusionieren diese Sensordaten, gleichen sie mit der Karte ab und ermitteln so die genaue Position des Roboters.

Planung
Sobald der Roboter seinen Standort auf der Karte hat, wählen wir einen Zielpunkt auf der Karte aus und benachrichtigen move_base, ein Schlüsselpaket innerhalb des ROS-Navigationsstapels, das für die Überbrückung der Lokalisierung und Pfadplanung verantwortlich ist. move_base kombiniert globale und lokale Pfadplanung. Globale Planer wie navfn oder global_planner werden verwendet, um auf Grundlage der bekannten Karte den optimalen Pfad von der aktuellen Position des Roboters zum Zielort zu generieren. Dabei handelt es sich häufig um Graphsuchalgorithmen wie A* oder Dijkstra. Lokale Planer wie dwa_local_planner oder teb_local_planner werden verwendet, um den Pfad dynamisch zu planen, während der Roboter entlang der globalen Route fortfährt und dabei vermeidet Hindernisse oder andere unbekannte Faktoren in Echtzeit

4. Navigation abgeschlossen
Sobald der Roboter seine globale Route zum Zielpunkt geplant und die Bewegungsplanung ausgeführt hat, führt er eine Überprüfung durch, indem er die befohlenen Zielkoordinaten mit den aktuellen Lokalisierungskoordinaten des Roboters vergleicht. Liegt der Fehler innerhalb eines akzeptablen Bereichs, wird festgestellt, dass das Ziel erreicht wurde.