1947995279

Algorytmy Nawigacji Robotów Mobilnych: Wprowadzenie do nawigacji robotów mobilnych

i szczegółowości realizacji zadania. W pewnych zastosowaniach ważne będzie tylko uzyskanie punktu w przestrzeni, w innych krytyczne może być odtworzenie trajektorii ruchu w czasie.

Końcowym etapem jest sterowanie ruchem ruchem robota, tj. realizacja zadań wcześniej zaplanowanych. Wykorzystuje się tutaj sterownik, którego celem jest wyznaczenie sygnałów sterujących elementami wykonawczymi (np. silnikami elektrycznymi) aby poruszać się zgodnie z planem. Nierzadko sterownik ten implementuje zaawansowane nieliniowe reguły sterowania wynikające np. z występowania ograniczeń nieholonomicznych w ruchu robota. Dodatkowo może on uwzględniać pewne zachowania odruchowe, będące wynikiem detekcji kolizji i konieczności jej unikania. Należy bowiem podkreślić, że na etapie realizacji ruchu mogą pojawić się, których formalnie można było przewidzieć i zaplanować.

3 Charakterystyka metod lokalizacji robotów mobilnych

Lokalizacja robota mobilnego należy do podstawowych problemów, których rozwiązanie warunkuje możliwość sterowania robotem w celu wykonywania programowanych zadań w środowisku. Można wręcz powiedzieć, że rozwiązanie zagadnienia lokalizacji kluczowe w zapewnieniu możliwości autonomicznego lub półautonomicznego działania robota mobilnego. Warto wskazać na zasadniczą różnicę pomiędzy lokalizacją robota mobilnego a lokalizacją robota stacjonarnego - manipulatora. Mianowicie, w klasycznych robotach manipulacyjnych można znaleźć układ współrzędnych, związany z robotem, który nie zmienia swojego miejsca w przestrzeni (względem wybranego inercjalnego układu odniesienia). Z tego wynika możliwość określenia współrzędnych każdego punktu robota lub chwytanego detalu na podstawie znajomości struktury geometrycznej (w tym informacji o konfiguracji wewnętrznej obejmującej kąty lub przesunięcia pomiędzy poszczególnymi złączami). Lokalizację w tym przypadku można sprowadzić do wyznaczenia kinematyki prostej manipulatora, które polega na rozwiązaniu równania algebraicznego. Dla robotów mobilnych ta właściwość nie występuje (por. rys. 3), tj. układ lokalny robota nie jest jawnie związany z układem podstawowym i może względem niego zmieniać swoje położenie. W efekcie lokalizacja tej klasy obiektów wymaga bardziej wyrafinowanych metod wspomaganych odpowiednimi środkami technicznymi.

układ lokalny detalu

układ podstawowy    układ podstawowy (^a P^r'^or')

Rysunek 3: Lokalizacja robota stacjonarnego i mobilnego

Rozpatrując metody lokalizacji można wskazać na dwie podstawowe kategorie:

metody statyczne (bezwzględne) - wykorzystują elementy środowiska o znanych współrzędnych, tzw. znaczniki (sztuczne - dodatkowo wprowadzone do środowiska, naturalne - istniejące w danym środowisku) do umiejscowienia robota w wybranym układzie współrzędnych na podstawie zależności geometrycznych metody dynamiczne (względne, przyrostowe) - wykorzystują obserwator (tj. wymagają rozwiązania równania różniczkowego/różnicowego), który na podstawie pomiaru prędkości i przyspieszeń pozwala estymować położenie robota przy założeniu odpowiednich warunków początkowych.

Autor: D. Pazderski, v. 1.0, 9/2012