Российские ученые научили робота ориентироваться в постоянно меняющейся среде

Метод топологического картографирования, созданный российскими учеными, позволяет роботам ориентироваться в постоянно меняющейся среде.

Эти машины сегодня активно используются в разных сферах: на складах перемещают тонны грузов, дроны-курьеры доставляют посылки в городах, а марсоходы исследуют далекие планеты в условиях, где традиционные системы навигации недоступны.

Научить робот ориентировался в меняющемся пространстве - задача очень нетривиальная. Для этого ученые создают метрические карты - подробные изображения местности, на которых отмечена каждая деталь. Однако они занимают гигабайты памяти, а со временем в них накапливаются ошибки, которые приводят к сбоям.

Альтернативное решение - топологические карты. Вместо детальной геометрии они фиксируют связи между ключевыми местами, представляя их в виде так называемого графа. Это позволяет роботу быстрее планировать маршрут, меньше зависеть от ошибок и экономить память. Ключевой момент в этом методе - определить точное местоположение робота в графе. Что, как оказалось, является их слабым местом. Существующие системы распознавания мест, использующие машинное обучение, могут ошибаться.

Учёными МФТИ, ФИЦ ИУ РАН и AIRI создан новый метод топологического картографирования PRISM-TopoMap, который решает эту проблему. Робот не запоминает каждую деталь, а выделяет основные ориентиры и связи между ними. Это позволяет строить и обновлять карту прямо во время движения, не зависеть от глобальных координат, а также экономить память и вычислительные ресурсы. По словам авторов, примерно так человек запоминает новое место.

Тесты показали, что созданная система превосходит существующие аналоги. Результаты проекта представлены в научном журнале IEEE Robotics and Automation Letters.