تقنية SLAM ودورها في تحديد موقع السيارة ذاتية القيادة
طيار مهندس/ محمد الشعلان | Capt. Mehmed asch-Schaalan
15/02/2023 القراءات: 515
تُعتبَر السیارة ذاتية القيادة (التي تُعرف أیضاً باسم السیارة المستقلة) سیارة قادرة على استشعار بیئتها والتنقل دون أي تدخل من قبل الإنسان. لتكون السیارة مستقلة تماماً، یجب أن تكون قادرة على التمييز والتعرف على بیئتها من خلال أجهزة الاستشعار وتحدید العملیة المناسبة من خلال تلك الأجهزة. تتعرف السیارة ذاتیة القیادة على العدید من الأشیاء في البیئة المحیطة بها وأهم تلك الأشياء هو تحدید موقع السیارة بدقة، وهذا هو أساس تقنیة الروبوت الذي يتحرك ويتنقل ذاتیاً، إذ یجب تزويد السيارة أو الروبوت بمعلومات تتعلق بالبیئة المحیطة كمعرفة مسبقة لتمكينهما من تقدير موقعهما. تُعتبَر البیانات التي تُمثِّل المعلومات عن البیئة المحیطة بطریقة مناسبة بمثابة خریطة، وفي البيئات المجهولة يكون من المستحيل الحصول على تلك الخریطة، ففي هذه الحالة یجب على السیارة تقدیر موقعها الخاص وبناء خریطة عن البیئة في نفس الوقت، يُطلق على هذه التقنیة تقنیة تحدید الموقع والتخطیط التزامني والمعروفة اختصاراً بمصطلح سلام (SLAM).
ما هو سلام؟ بتحليل أوائل الحروف من الكلمات نحصل على العنصرین البارزین من المصطلح وهما تحدید الموقع (Localization) و التخطيط للعمل (Mapping)، إذ يحاول الجهاز العثور على مواقع بعض الأجسام عن طريق أجهزة الاستشعار بالإشارة إلى محيطه وكذلك برسم خريطة وتخطيط لإطار البيئة التي يتواجد بها الجهاز، ويتم ذلك عن طريق استخدام مجموعة من الخوارزميات التي تُحدِّد مواقع الأجسام وترسم الخرائط لتلك الأجسام في وقت واحد. دفعت تقنية سلام -ذات التاریخ البحثي المذهل لأكثر من ثلاثة عقود- مفهوم الذاتية خطوة كبيرة نحو الأنظمة الروبوتیة المستقلة تماماُ، فقد تقدم المفهوم إلى أبعد من مجرد بناء خریطة وتحدید موقع الروبوت على الخریطة. ومن ناحیة أخرى، لا تزال هناك حاجة لمعالجة التحدیات التي طال أمدها لتقدیم حل خارج الصندوق لمجموعة من الحالات، ومع ذلك فإن التطور التكنولوجي في هذا المجال یجعل نمو أسالیبه مطرداً في الصناعة.
كیف تعمل تقنية سلام؟ سلام هي تقنیة لمشكلة متطورة ولجعل الماكنة قادرة على الفهم، إذ تجمع أجهزة استشعار الجهاز البیانات المرئیة من العالم الفعلي من حیث النقاط المرجعیة، والتي تساعد الماكنة على التمییز بین الأرضیات والجدران وأي حواجز أخرى. تستخدم منصة ڠوڠل (Google) وتانڠو (Tango) تقنیة سلام المتطورة للتفاعل مع المناطق المحيطة، إذ یتم أخذ القیاسات باستمرار أثناء تحرك الجهاز في المناطق المحیطة، في حین أن تقنية سلام معنية في المقام الأول بقیاس تفاوت الدقة واحتمالات الخطأ عن طریق تحليل نسبة الضوضاء. تستخدم المستشعرات المختلفة العديد من الخوارزمیات المختلفة تستخدم تقنية سلام بشكل كبير خوارزميات رياضية وإحصائية عديدة وإحدى هذه الخوارزميات هي Kalman filter التي تعمل على سلسلة من القياسات بمرور الوقت بدلاً من العمل على قیاس واحد، ثم بعد ذلك تتنبأ بموقع العديد من النقاط المختلفة غیر المعروفة على أجسام ثلاثية الأبعاد من خلال رؤية الماكنة، ومن المثیر للاهتمام أن Kalman filter تعمل أیضاً على صياغة النظام العصبي المركزي للتقيیم الحسي والتحكم في المحرك.
ما الحاجة لمثل تلك التقنیة؟ من السهل جداً التنقل بین الأماكن المألوفة والمعروفة ولكن ماذا عن التضاریس المجهولة؟ تُحدِّد تقنية سلام البيئات غیر المعروفة، وتتنقل عبر المساحات التي لا تتوفر لها خریطة مسبقة أو إشارة جي بي إس (GPS) حيث تُعتبَر سلام أفضل تطبيق للحالات التي تفتقر لنقطة مرجعیة مسبقة. تستخدم التقنیة المستقلة التي تدیر هذه السیارات ذاتیة القیادة مستشعر لیدار (LIDAR) مُثبَّت على السقف لإنشاء خریطة ثلاثیة الأبعاد للمحيط ويتم ذلك في غضون 10 ثوانٍ وهو عمل فذٌّ بلا شك. إن الاستجابة السریعة هو أمر حتمي في هذه التقنیة حیث إن الماكنة تتحرك بتعجيل وسرعات عالية جداً. هذه التعيينات مجهزة أصلا على موقع خرائط ڠوڠل (Google maps)، ومع ذلك ستكون هناك أماكن ترغب في الذهاب إلیها باستخدام سیارتك ذاتیة القیادة والتي لم یتم رسم خرائط لها بعد والتي قد لا تملك نظام تحدید المواقع العالمي الموثوق. هنا يأتي دور هذه التقنية لإنقاذك في تلك الحالات وخاصة في الدراجات ذاتية القيادة، حيث يمكن للدراجات الهوائية أن تمر بطرق لا تسلكها السيارات حيث المساحات الضيقة التي لا تستطيع السيارات المرور بها.
سيارة ذاتية القيادة، SLAM، السيارة المستقلة، تكنولوجيا، المستقبل، روسيا، كوريا، مؤتمر
يجب تسجيل الدخول للمشاركة في اثراء الموضوع
مواضيع لنفس المؤلف
مواضيع ذات صلة