Simulátory přístupů k úloze Simultánní lokalizace a mapování vytvořené pro systém ROS2

Ondřej VALTR

Bachelor's thesis

Simulators of Simultaneous Localization and Mapping Approaches programmed for ROS2 framework

Abstract:

Tato bakalářská práce se věnuje problematice Simultánní lokalizace a mapování. Úloha je korektně formulována a je uvedena její matematická pravděpodobnostní podoba, jak bývá definována a se kterou je dále pracováno. Rozsáhlá část práce popisuje tři základní přístupy, pomocí nichž lze tuto úlohu řešit. Tyto přístupy byly následně implementovány v jazyce Python. Následně je problém zjednodušen na 2D případ (pozice robota v rovině s úhlem značícím jeho orientaci). Vytvořené zdrojové kódy byly začleněny do struktury systému ROS2, což vyžadovalo jejich úpravu. V ROSu2 tak vznikla jednoduchá aplikace, která výsledné simulátory založených na daných přístupech spouští a poskytuje data pro jejich porovnání. Posledním krokem bylo výsledné trajektorie vykreslit pomocí nástroje ROSu2 pro 3D vizualizaci robotických aplikací: RViz2. Hlavním přínosem této práce je implementace a otestování systémů řešících Simultánní lokalizaci a mapování v rámci ROS2.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the problem of Simultaneous Localization and Mapping. The problem is correctly formulated and its mathematical probabilistic form, as it is usually defined, is given and further worked with. An extensive section of the thesis describes three basic approaches by which the problem can be solved. These approaches were afterwards implemented in Python. The problem is then simplified to the 2D case (the position of the robot in a plane with an angle denoting its orientation). The formed source codes were integrated into the ROS2 system structure, which required their modifications. This resulted in a simple application in ROS2 that launches the final simulators based on the given approaches and provides data for their comparison. The final step was to render the resulting trajectories by using ROS2's 3D visualization tool for robotic applications: RViz2. The main contribution of this work is the implementation and testing of systems solving Simultaneous Localization and Mapping within ROS2.

Keywords

landmark, pozice robota, odhadování stavu, hustota pravděpodobnosti, simulace, Python, Robot Operating System 2

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 8. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Petr Neduchal, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Bachelor programme / field:
Cybernetics and Control Engineering / Artificial Intelligence and Automation