HPIM0822

5. Sterowanie robotów przemysłowych

gami wszystkich komórek wolnych i zajętych. Komórce początkowej jest naj, I wana waga 0, jej sąsiadom (o ile nic są komórkami zajętymi) waga I, ich sąsj_a. I dom waga 2 itd. Droga jest wyznaczana przez poszukiwanie wśród sąsiadów I wybranej komórki, nazwijmy ją bieżącą, takiej, która ma wagę o jeden mniejsi I Z kolei ta komórka staje się bieżącą i proces poszukiwania drogi odbywa i{, I iteracyjnic, aż będzie znaleziona droga do celu, czyli do komórki inicjującej I Optymalna droga przebiega przez wszystkie wyznaczone komórki bieżące.

Zastosowanie metody propagacji fal jest ograniczone do środowisk stacjo. I namych i zamkniętych. Podczas implementacji metody ważny jest sposób dyg. I kretyzacji przestrzeni konfiguracyjnej. Liczba komórek elementarnych powinna I być umiarkowana.

Metoda diagramu Woronoia

Metoda diagramu Woronoia jest metodą planowania skrajnie bezpiecznych to- I rów robotów mobilnych poruszających się na płaszczyźnie. Zwykle bywa wyko. I rzystywana w środowisku o niezbyt licznych przeszkodach stacjonarnych. Na I podstawie mapy otoczenia robota, w której znajdują się przeszkody, nanosi sic I krzywe równolegle do przeszkód. Dla przeszkód w kształcie wielokątów krzy- I wymi są odcinki lub luki parabol. Lukom powstałego grafu są przypisywane I wagi równe długościom toru między wierzchołkami mierzonym wzdłuż linii I równoodległych od przeszkód (odległość ta jest zazwyczaj dłuższa od odległości I cuklidesowej między wierzchołkami). W drugiej fazie planowania jest przeszu- I kiwany utworzony nieskicrowany graf, np. wg algorytmu Dijkstry, w celu znale- I zienia najkrótszej drogi łączącej wierzchołek początkowy z końcowym. Główną I zaletą metody diagramu Woronoia jest bezpieczeństwo wynikowego toru ruchu, I tym bardziej że informacja o odległościach od przeszkód (konieczna podczas I tworzenia linii równoległych do przeszkód) może podwyższać wagi niektórych I luków. Jednakże może prowadzić do torów nawet przesadnie bezpiecznych, I a przez to zbyt długich. Do wad metody należy zaliczyć trudność w uwzględnię- I niu zmian środowiska, np. w wyniku ruchu przeszkód. Czasem także najkrótsza I droga w grafie niekoniecznie musi być łatwa do realizacji przez poruszającego I się robota.

Graf widocznoSci

W pewnym sensie własności komplementarne do metody diagramu Woronoia I ma metoda bazująca na grafie widoczności. Tym sposobem planuje efektywnie I optymalny tor ruchu robota mobilnego na płaszczyźnie, na której znajdują się I jedynie przeszkody w kształcie wieloboków wypukłych. Tworzony graf konfigu- I racji powstaje przez łączenie wierzchołków, których incydencja jest określona ■ na podstawie kryterium widoczności. Wierzchołkowi początkowemu jest nadawa- I na ocena równa zeru. Wierzchołek docelowy jest traktowany jako wierzchołek I przeszkody. Rozpoczyna się od wierzchołka początkowego. Bieżący wierzchołek, I

łączony    wierzchołkami I

-jjjód widocznymi z rozwijalnego wierzchołka. Relacja widoczności ozna-r ^olizyjność toru między parą wierzchołków, a gałęzi je łączącej jest pisywana waga równa długości cuklidesowcj toru między nimi. Metoda PgOj widoczności jest na tyle efektywna czasowo, że może być stosowana na-"d w trybie czasu rzeczywistego z ruchomymi przeszkodami, o ile tylko mapa 'pianin robota jest uaktualniana odpowiednio często. Bardzo dobre efekty _iiZy_S|_Cuje się w połączeniu z metodą elastycznej wstęgi.

Mod> pól potencjałowych

^1 to metoda lokalna, niewrażliwa na kształt przeszkód. Zakłada się w niej, że muli robota jest wypadkową działających nań sił. Siły pochodzące od przeszkód pchają robota, natomiast siły pochodzące od punktu docelowego przyciągają, ijjly odpychające powinny mieć wartość stosunkowo małą, gdy robot jest z dala 0) przeszkód, i rosnąć praktycznie do nieskończoności na brzegach przeszkód. Wypadkowa siła nadaje chwilowy kierunek mchu robota. W żądanym kroku ^owym ruch w kierunku wyznaczonym siłą wypadkową przemieszcza robot o stałą i małą odległość. W wielu przypadkach siły wyznacza się na podstawie modelowania układu robot-przeszkody jako wynik oddziaływania „ładunków dektrycznych” umieszczonych na robocie, przeszkodach i punkcie docelowym,

Ogólnie zarysowana metoda ma jeden podstawowy mankament - problem z minimami lokalnymi.

Ugoda elastycznej wstęgi

Kolejną metodą planowania toru robota mobilnego traktowanego jako punkt materialny jest metoda elastycznej wstęgi. Metoda łączy dwa podejścia: metodę ciągłej deformacji i metodę pól potencjałowych. Dopuszcza ona do wielu inwencji w projekcie konkretnego planera ruchu. Zadanie dla planera nie polega na znalezieniu bezkolizyjnego toru łączącego punkty początkowy i końcowy rudni, ponieważ taki tor jest daną wejściową dla metody, lecz na znalezieniu takiego odkształcenia toru inicjującego działanie metody, by nowy tor był łatwiejszy do śledzenia przez rzeczywistego robota lub by mógł być modyfikowany w zależności od ruchomych przeszkód na drodze do robota.

SINA5 - System nawigacyjny dla automatycznych robotów serwisowych

| Firma SIEMENS, przodująca w dziedzinie sterowań numerycznych, oferuje system nawigacyjny S1NAS [13] dla niezależnych, mobilnych robotów serwisowych. Jest to system o budowie modułowej. Pakiet nawigacyjny składa się z następujących komponentów: sterownika z instalacją, pakietu oprogramowania, skanera laserowego, optycznego żyroskopu i systemu sensorów ultradżwię-kowyclv-\ •

SyslH¹ nawigacyjny S1NAS może współpracować z robotami o różnych charakterystykach kinematycznych i geometrycznych, do których może być łatwo konfigurowalny i dopasowany. Dzięki zastosowaniu skanera laserowego o wy-    151