Localization is one of the essential tasks necessary to achieve autonomous navigation of a mobile robot. One such localization technique, Monte Carlo Localization (MCL) is often applied to a digital surface model. However, there are differences between range data from laser rangefinders and the data predicted using a map. In this study, commonly observed from air and ground (COAG) features and candidate selection based on the shape of sensor data are incorporated to improve localization accuracy. COAG features are used to classify points consistent with both the range sensor data and the predicted data, and the sample candidates are classified according to their shape constructed from sensor data. Comparisons of local tracking and global localization accuracy show the improved accuracy of the proposed method over conventional methods.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.18
no.5
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pp.706-711
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2008
This paper is presented an accurate localization scheme for mobile robots based on the fusion of ultrasonic satellite (U-SAT) with inertial navigation system (INS), i.e., sensor fusion. Our aim is to achieve enough accuracy less than 100 mm. The INS consist of a yaw gyro, two wheel-encoders. And the U-SAT consist of four transmitters, a receiver. Besides the localization method in this paper fuse these in an extended Kalman filter. The performance of the localization is verified by simulation and two actual data(straight, curve) gathered from about 0.5 m/s of driving actual driving data. localization methods used are general sensor fusion and sensor fusion through Kalman filter using data from INS. Through the simulation and actual data studies, the experiment show the effectiveness of the proposed method for autonomous mobile robots.
Recently, many researchers have developed various service robots, in which the position estimation and path following of mobile objects have been raised an important problem. We should know where a mobile robot so that there are many introduced localization and path following schemes. In this paper, we propose an efficient localization algorithm for the precise localization of a mobile robot with the glaser stream sensor. We use the glaser stream sensor for following a given path in indoor environments. Since the glaser stream sensor utilizes precise optical motion estimation technology, we can achieve high speed motion detection and high resolution. The experimental results show that the glaser stream sensor may be a good sensor for many indoor service robots.
Global positioning system (GPS) is widely used to measure the position of a vehicle. However, the accuracy of the GPS can be severely affected by surrounding environmental conditions. To deal with this problem, the GPS and odometry data can be combined using an extended Kalman filter. For stable navigation of an outdoor mobile robot using the GPS, this paper proposes two methods to evaluate the reliability of the GPS data. The first method is to calculate the standard deviation of the GPS data and reflect it to deal with the uncertainty of the GPS data. The second method is to match the GPS data to the traversability map which can be obtained by classifying outdoor terrain data. By matching of the GPS data with the traversability map, we can determine whether to use the GPS data or not. The experimental results show that the proposed methods can enhance the performance of the GPS-based outdoor localization.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.6
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pp.736-747
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2006
Simultaneous Localization and Map Building(SLAM) is one of the fundamental problems in robot navigation. The Extended Kalman Filter(EKF), which is widely adopted in SLAM approaches, requires extensive computation. The conventional particle filter also needs intense computation to cover a high dimensional state space with particles. This paper proposes an efficient SLAM method based on the recursive unscented Kalman filtering in an environment including a large number of landmarks. The posterior probability distributions of the robot pose and the landmark locations are represented by their marginal Gaussian probability distributions. In particular, the posterior probability distribution of the robot pose is calculated recursively. Each landmark location is updated with the recursively updated robot pose. The proposed method reduces filtering dimensions and computational complexity significantly, and has produced very encouraging results for navigation experiments with noisy multiple simultaneous observations.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.9
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pp.716-722
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2016
Coordinate estimation is an essential function for autonomous navigation of a mobile robot. The optical mouse sensor is convenient and cost-effective for the coordinate estimation problem. It is possible to overcome the position estimation error caused by the slip and the model mismatch of robot's motion equation using the optical mouse sensor. One of the simple methods for the position estimation using the optical mouse sensor is integration of the velocity data from the sensor with time. However, the unavoidable noise in the sensor data may deteriorate the position estimation in case of the simple integration method. In general, a mobile robot has ready-to-use motion information from the encoder sensors of driving motors. By combining the velocity data from the optical mouse sensor and the motion information of a mobile robot, it is possible to improve the coordinate estimation performance. In this paper, a coordinate estimation algorithm for an autonomous mobile robot is presented based on the well-known Kalman filter that is useful to combine the different types of sensors. Computer simulation results show the performance of the proposed localization algorithm for several types of trajectories in comparison with the simple integration method.
Seo, Dong-Jin;Ko, Nak-Yong;Jung, Se-Woong;Lee, Jong-Bae
The Journal of Korea Robotics Society
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v.5
no.1
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pp.23-31
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2010
This paper suggests a multiple robot simulator which considers the uncertainties in robot motion and sensing. A mobile robot moves with errors due to some kinds of uncertainties from actuators, wheels, electrical components, environments. In addition, sensors attached to a mobile robot can't make accurate output information because of uncertainties of the sensor itself and environment. Uncertainties in robot motion and sensing leads researchers find difficulty in building mobile robot navigation algorithms. Generally, a robot algorithm without considering unexpected uncertainties fails to control its action in a real working environment and it leads to some troubles and damages. Thus, the authors propose a simulator model which includes robot motion and sensing uncertainties to help making robust algorithms. Sensor uncertainties are applied in range sensors which are widely used in mobile robot localization, obstacle detection, and map building. The paper shows performances of the proposed simulator by comparing it with a simulator without any uncertainty.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.55
no.4
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pp.173-180
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2006
A key component of autonomous navigation of intelligent home robot is localization and map building with recognized features from the environment. To validate this, accurate measurement of relative location between robot and features is essential. In this paper, we proposed relative localization algorithm based on 3D reconstruction of scale invariant features of two images which are captured from two parallel cameras. We captured two images from parallel cameras which are attached in front of robot and detect scale invariant features in each image using SIFT(scale invariant feature transform). Then, we performed matching for the two image's feature points and got the relative location using 3D reconstruction for the matched points. Stereo camera needs high precision of two camera's extrinsic and matching pixels in two camera image. Because we used two cameras which are different from stereo camera and scale invariant feature point and it's easy to setup the extrinsic parameter. Furthermore, 3D reconstruction does not need any other sensor. And the results can be simultaneously used by obstacle avoidance, map building and localization. We set 20cm the distance between two camera and capture the 3frames per second. The experimental results show :t6cm maximum error in the range of less than 2m and ${\pm}15cm$ maximum error in the range of between 2m and 4m.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.2
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pp.183-189
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2010
A localization system for indoor robots is an important technology for robot navigation in a building. Our localization system imports the GPS system and consists of more than 3 satellite beacons and a receiver. Each beacon emits both an ultrasonic wave and radio frequency. The receiver in the robot computes the distance from it to the beacon by measuring the flying time difference between ultrasonic wave and radio frequency. It then computes its position with the distance information from more than 3 beacons whose positions are known. However, the distance information includes errors caused from the ultrasonic sensors; we found it to be limited to within one period of a wave (${\pm}2\;cm$ tolerance). This paper presents a method for predicting the maximum position error due to distance information errors by using Taylor expansion and singular value decomposition (SVD). The paper also proposes a measuring parameter such as sensitivity to represent the accuracy of the indoor robot localization system in determining the robot's position with regards to the distance error.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.5
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pp.577-583
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2007
Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) is the process of building a map of an unknown environment and simultaneously localizing a robot relative to this map. SLAM is very important for the indoor navigation of a mobile robot and much research has been conducted on this subject. Although feature-based SLAM using an Extended Kalman Filter (EKF) is widely used, it has shortcomings in that the computational complexity grows in proportion to the square of the number of features. This prohibits EKF-SLAM from operating in real time and makes it unfeasible in large environments where many features exist. This paper presents an algorithm which reduces the computational complexity of EKF-SLAM by using topological information (TI) extracted through a thinning process. The global map can be divided into local areas using the nodes of a thinning-based topological map. SLAM is then performed in local instead of global areas. Experimental results for various environments show that the performance and efficiency of the proposed EKF-SLAM/TI scheme are excellent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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