Алгоритмы управления при обходе роботом опасных участков трассы

В соответствии с изложенными ранее принципами управления перемещением робота задачу обхода «пропущенных» при планировании маршрута препятствий и опасных участков можно трактовать как генерацию новых целей и связанных с ними состояний робота в моменты обнаружения новых препятствий.

При обходе одиночных препятствий можно использовать следующий алгоритм управления для случая, когда отсутствует информации об участках поверхности, удаленных от робота более чем на n ячеек матрицы А (рисунок 3.2).

Для каждого из m направлений движения робота, возможных в данный момент, составляется полный вес Р_i данного направления, определяемый формулой

 

Р_i = ∑g_k P_ki ,    (3.11)

 

где P_ki – оценка i-го направления блоком оценки (Б1 – Б5),

g_k – вес оценки.

В качестве направления очередного шага выбирается направление m, получившее наибольший вес Р_m.

 

Рисунок 3.4 – Структурная схема алгоритма обхода опасных участков трассы

 

Блок Б1 выделяет направление на цель из текущей составляющей на шаге i:

 

P_1i=(x_1ц– x_1тек)cos π/4(i – 1) + (x_2ц– x_2тек)sin π/4(i – 1)/

√ (x_1ц– x_1тек)² + (x_2ц– x_2тек)² (3.12)

 

Блок Б2 выделяет среди соседних клеток текущего состояния занятые, а именно Р_2i=1, если клетка (x_1тек +∆x_1i, x_2тек +∆x_2i)    занята и Р_2i=0 – в противном случае.

Блок Б3 задает случайные оценки Р_3i=z, в котором случайные числа выбираются с равномерной вероятностью на отрезке [0,1].

Блок Б4 определяет инерцию робота, оценка Р_4i=1, для направления i₀, по которому был сделан предыдущий шаг; Р_4i=1/2 – для направлений, отличающихся от i₀ на π/4, и Р_4i=0 для остальных     направлений.

Блок Б5 имитирует «ближнюю предусмотрительность» и дает сигнал о простейших тупиковых ситуациях за один шаг. Оценка Р_5i=1, если после шага в i-м направлении роботу придется поворачиваться на угол, больший чем π/4, и Р_5i=0, если после шага в i-м направлении    есть возможность продолжить движение, не поворачиваясь более чем на π/4.

Выбраны 5 признаков k для оценки:

а) g₁ – задает важность выдерживания направления на цель, при g₁<0 робот удаляется от цели;

б) g₂ – характеризует отношение робота к препятствиям: при g₂<0 робот избегает препятствий, при g₂>0 робот стремится идти по клеткам, занятым препятствиями;

в) g₃ – определяет степень хаотичности в движении робота и может меняться в процессе поиска пути в сложных ситуациях. В   случае «осознания» тупика, когда последние M шагов не привели к сокращению расстояния до цели:

 

r_ха = √ (x_1ц– x_1тек)² + (x_2ц– x_2тек)², (3.13)

 

при этом вес g₃ постепенно увеличивается в диапазоне [0, 1], пока поиск управления не становится случайным. Тогда вероятность    попадания на любую незанятую клетку описывается уравнением типа диффузии, и при любой форме тупика робот в конце концов    найдет выход;

г) g₄ – робот стремится поворачиваться плавно и выдерживать движение по прямой при g₄>0, робот рыскает из стороны в   сторону и склонен к резким поворотам при g₄<0;

д) g₅ – характеризует «осторожность» робота, при g₅<0 робот «предостерегается» от перпендикулярного приближения к стене и заходов в угол.