Введение 3
Постановка задачи 4
Обзор литературы 5
Глава 1. Алгоритмы поиска пути 7
1.1. Метод декомпозиции на ячейки 8
1.2. Метод потенциального поля 9
1.3. Метод вероятностной дорожной карты 10
1.4. Метод RRT 11
Глава 2. Решение задачи автономного движения 12
2.1. Математическая модель 12
2.2. Синтез законов управления 13
2.3. Первый режим работы робота 16
2.4. Второй режим работы робота 17
Глава 3. Численный эксперимент 19
3.1. Построение пути следования 19
3.2. Первый режим работы робота 20
3.3. Второй режим работы робота 23
Заключение 26
Список литературы 27
Приложение 1 29
Приложение 2 30
Приложение 3
Человек с давних времен пытался создать роботов. Еще в античности люди мечтали о гигантских бронзовых машинах, которые были бы способны помочь сражаться с врагами. Были даже попытки создания механических фигур, упоминания о которых были найдены в записках арабского изобретателя Аль-Джазари, датируемых примерно 1136-1206 годами. Первым, кто предоставил чертеж человекоподобного робота, был Леонардо Да Винчи. И не смотря на столь давнее начало развития робототехники, только в 1921 году механизмы обрели четкий термин «робот». Исходя из истории можно заметить, что робот всегда был мечтой человека, которая сейчас воплощается в реальность.
В современном мире интеграция технологий в повседневную жизнь является одним из важнейших факторов развития человечества. В связи с этим в различных сферах деятельности человека все чаще применяется робототехника, а в особенности мобильные роботы, которые позволяют выполнять работу невозможную или опасную для человека, например в зонах химического заражения или в завалах шахт.
Автономным роботом будем называть робототехнический объект способный выполнять действия с высокой степенью автономии, основываясь на данных, получаемых им от датчиков или на шаблонах поведения.
Под автономным мобильным роботом будем понимать робототехнический объект, способный перемещаться самостоятельно в пространстве, основываясь на показаниях датчиков установленных на роботе или на получаемых извне данных, например по радиосвязи.
В процессе работа были решены следующие задачи:
1. Рассмотрены алгоритмы поиска пути.
2. Разработаны два режима работы омниколесного робота.
3. Построены законы управления в форме обратной связи ! = ! (pj ,aj), i = 1,4 для двух режимов работы робота, которые обеспечивают автономное движение омниколесного мобильного робота вдоль расчетной траектории, согласно выделенному множеству её точек Pj, j = 0,n.
4. Модифицированным методом вероятностной дорожной карты расчитана траектория движения омниколесного робота в виде набора точек pj, j= 0,n.
5. Средствами MATLAB &Simulink реализован программный комплекс по моделированию автономного движения омниколесного робота по расчетной траектории. В приложении к работе приведен программный код на языке Matlab построения маршрута движения (Приложение 1), моделирования первого (Приложение 2) и второго (Приложение 3) режимов работы омниколесного робота.
Стоит заметить, что для второго случая реализации движения параметр
3 определяет желаемую ориентацию, которая может быть обусловлена конкретной постановкой задачи, омниколесного робота в абсолютном пространстве. Идентификация параметров Vrefи к! для реальной модели робота является отдельной задачей и при проектировании может быть проведена с помощью численных экспериментов.
