<<
>>

Локальная и глобальная навигация.

Мобильные роботы должны уверенно перемещаться в незнакомой и не­предсказуемой обстановке реального мира. Основной проблемой всех сущест­вующих автономных MP является навигация, которая включает:

• построение или хранение образа рабочего пространства (карты, математиче­ской модели);

• определение абсолютных и относительных координат предметов (ориенти­ров), мобильного робота и цели;

• построение маршрута движения к цели комбинацией методов глобальной и локальной навигации с учетом обнаруженных препятствий;

• управление параметрами движения (углами поворота, скоростью движения) в соответствии с заданным маршрутом;

• распознавание данных датчиков об изменениях рабочего пространства (на­личия препятствий), координат цели и робота, изменение маршрута (или его части) в соответствии с результатами распознавания.

Локальная навигация связана с определением координат MP по отношению к некоторой (обычно стартовой) точке [290, 369], требует распознавания место­положения цели и используется в пределах заранее известной локальной облас­ти. Исполнительное устройство выбирает свои действия на основе текущей сенсорной или внутренней информации, без необходимости определения лю­бых объектов или мест вне текущего сенсорного горизонта [365].

К разновидностям локальных навигационных поведений (методов) относят­ся: исследование (поиск), движение по направлению и интегрирование пути, прицеливание (визирование), наведение. При поискеMP не осуществляет актив­ной ориентации, а цель [256] может быть найдена случайно при поисковых все­направленных движениях MP. Движение по направлению более эффективно, при этом информация о направлении может быть задана либо в глобальной CK (относительно линий магнитного поля, небесных тел, «запаховых» следов), ли­бо в локальной CK (относительно инерционного компаса или других локальных сигналов), либо в виде направляющей линии (следа, колеи, дороги).

Однако данное навигационное поведение чувствительно к корректности информации о направлении и положении робота относительно внешних ориентиров. Робаст- 46

ность движения в заданном направлении может быть повышена, если известно расстояние до цели. Прицеливание (визирование)[297] характеризуется тем, что робот движется к цели, находящейся в поле зрения его сенсоров в течении под­хода. Цель обычно связывается с некоторым характерным элементом окру­жающего пространства - маяком. Однако не каждая точка пространства может выступать в качестве навигационной цели из-за требования наличия в этой точ­ке обнаруживаемых и различимых характерных черт. Процесс наведения состо­ит в определении положения системы ориентиров относительно навигационной цели и поддержания роботом некоторой пространственной конфигурации отно­сительно установленной системы ориентиров [365].

Таким образом, осуществление и точность реализации локального навига­ционного поведения определяются: точностью определения местоположения ориентиров, цели и робота; точностью (корректностью) информации о на­правлении движения (направляющей); точностью определения местоположе­ния цели и робота относительно конфигурации ориентиров.

Глобальная навигация (построение маршрута) включает распознавание не­скольких местоположений, оценки соотношений между ними при движении MP по длинным маршрутам во всей допустимой области рабочего пространст­ва, причем они могут быть вне текущего диапазона сенсорного воспри­ятия [335]. К методам глобальной навигации относятся: реактивно - целевая навигация, топологическая навигация, навигация по карте.

Реактивно-целевая навигация позволяет связать между собой исходную и конечную точки пространства за счет парной ассоциации исходной точки маршрута и локального навигационного метода. Ассоциация между исходной точкой и навигационным методом может быть задана заранее или определена роботом. Недостатком этого метода является то, что он не может быть адапти­рован к вновь появляющимся препятствиям. Более развитый метод топологиче­ской навигации хранит информацию о маршрутах и промежуточных целях раз­дельно. В этом случае любой маршрут или его отрезок может использоваться для достижения роботом нескольких целей. Навигация по карте требует вклю­чения информации обо всех известных точках пространства и их взаимном рас­положении в одной общей системе координат. Единая система координат по­зволяет установить пространственные отношения между любыми двумя из­вестными точками рабочего пространства. Это позволяет роботу прокладывать новые маршруты по неизвестным областям рабочего пространства.

Суммируя вышесказанное, можно заключить, что общей проблемой, без

решения которой невозможна реализация всех глобальных навигационных по­ведений MP1является точное определение текущего местоположения робота и привязка его к топологическому рабочему пространству или к карте.

1.3.2.

<< | >>
Источник: ЛУКЬЯНОВ АНДРЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОБЛЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ДВИЖЕНИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МОБИЛЬНЫХ МАНИПУЛЯЦИОННЫХ РОБОТОВ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук. Иркутск - 2005. 2005

Еще по теме Локальная и глобальная навигация.: