Управление движением двухколесного мобильного робота

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление движением двухколесного мобильного робота

Дементьева Анастасия Владимировна - магистрант, направление: информационные технологии и робототехника, кафедра вычислительной техники и программного обеспечения,

²Иванова Ирина Владимировна - кандидат педагогических наук, доцент, Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, г. Костанай, Республика Казахстан

Аннотация

двухколесный мобильный робот

В дизайне контроллера для системы обычно используется кинематическая модель. Многие контроллеры на основе кинематической модели были предложены. Однако в реальном мире колеса может заносить на земле или они могут уплыть от земли в соответствии с вращательным движением тела. Поэтому мы получаем динамическую модель двухколесного мобильного робота, которая подразумевает поступательное движение с 3 степенями свободы и вращательное движение с 3 степенями свободы тела и вращательное движение с одной степенью свободы каждое колесо, а затем уменьшить динамическую модель до кинематической модели при определенных допущениях. Автомобиль имеет два колеса независимо друг от друга для контроля угловой скорости. Эта работа занимается моделированием мобильных роботов, затем контролирует стратегии и результаты моделирования. Результаты симуляции рекомендуют нечеткий логический контроллер для движения колесного мобильного робота в неструктурированной окружающей среде.

Ключевые слова: неголономная система, управление движением, неизвестная и неструктурированная среда, препятствия, нечеткая стратегия управления.

Одной из основных функций робота является мобильность, и мобильные роботы имеют механизмы для реализации мобильности, такие как ноги или колеса. Для роботов такого типа, как правило, движение определяется кинематической зависимостью между степени свободы движения механизма; для роботов на колесах, когда колеса не скользят, движение определяется вращением колес. Этот вид динамической системы называется неголономной системой. Мобильный робот - это неголономная система. Для неголономных систем, контроллер может быть разработан с кинематическим отношением как уравнение состояния. С точки зрения контроля, неголономная система обладает сложным свойством; локально неуправляем, даже если он глобален. Эффективный и общий алгоритм проектирования контроллера неголономной системы еще не было предложено.

Контроллеры, которые были предложены до сих пор, классифицируются как изменяющиеся во времени контроллеры и прерывистые не зависящие от времени контроллеры. Изменяющиеся во времени контроллеры были созданы Самсон. Сордален и Эгеланн, и М'Клоски и Мюррей предложили негладкие регуляторы с временным изменением, которые обеспечивают экспоненциальную скорость сходимости [1,45].

С другой стороны, прерывистая не зависящая от времени обратная связь Хеннуф и Канудас предложили контроллеры де Вит. Астолфи предложил метод проектирования контроллера путем преобразования исходной системы посредством негладкого преобразования координат и проектирования гладкого не зависящий от времени контроллер для преобразованной системы. Контроллеры обеспечивают экспоненциальные скорости сходимости [2,102].

Контроль Ляпунова является одним из методов проектирования контроллера обратной связи нелинейных систем; Установив положительно определенную функцию (функция Ляпунова), которая минимизируется в нужной точке и умножает градиент вектор функции симметричным положительно-определенным тензором, рассчитан управляющий вход. Когда Ляпунов контроль применяется к неголономной системе, контролируемой система имеет точки равновесия помимо желаемой точки и может остановиться в этих точках. Мы предложили метод проектирования путем расширения метода Ляпунова следующим образом; Сначала определим положительно определенную функцию (функцию Ляпунова), которая минимизируется в нужной точке. Затем мы строим тензор путем наложения асимметричный тензор на симметричном положительно-определенном тензоре и рассчитать управляющий вход, умножив вектор градиента функции Ляпунова на тензор. Когда расширенный контроль Ляпунова применяется к неголономной системе, контролируемая система не имеет равновесия, за исключением желаемой точки и сходится к желаемой точке. Разработанный контроллер является прерывистым Постоянный от времени контроллер обратной связи.

С другой стороны, разработка мобильного робота который может выполнить задачу в реальном мире, желателен сейчас. До настоящего времени было проведено несколько экспериментов для проверки надежность контроллера. Астолфи выполнил эксперимент для двухколесного мобильного робота с прерывистый контроллер. М'Клоски и Мюррей провели эксперимент по буксировке мобильного робота с изменяющимся во времени контроллером. В этих экспериментах проверялась устойчивость к измерению шума или модели. Ошибки в кинематической модели проверяются в предположении. Было немного исследований, которые принимают во внимание заноса и поплавка колес, чтобы проверить правильность кинематической модели. Мобильный робот не всегда удовлетворял кинематические отношения; колеса часто скользят по земле или уплывают от земли в соответствии с вращательными движениями тела. Когда контроллер движения мобильного робота разработан на основе теории управления неголономными системами, важно изучить динамический эффект движения, занос и плавание колеса. Для этого необходимо получить динамическую модель мобильного робота и динамические характеристики. Они должны быть проверены на основе модели [3,65].

Так же мобильные колесные роботы должны быть способны обнаруживать окружающую среду. Это, ультразвуковые датчики и система стереовидения должны быть вокруг транспортного средства, чтобы обеспечить контроль. Технологическая стадия механизмов движения, сенсорные устройства позволяют направлять исследования разработке стратегий управления для решения сложных задач, с которыми робот должен справиться. Когда транспортное средство движется к цели, обнаруживается препятствие или уклон, необходимо стратегия избегания. Для эффективной работы интеллектуальных роботов они оснащены система восприятия окружающей среды и системы анализа ситуации и принятия решений делая, и они выполняют планирование движения. Предусмотрен нечеткий контроллер движения колесного мобильного робота внеструктурированной среды, в том числе препятствия. Нечеткое реактивное управление исследовано для автоматического навигация интеллектуального мобильного робота. Нечеткий контроллер включает в себя столкновение и препятствие избегание между роботами. Навигационное управление роботом осуществляется через нечеткое согласование всех правил. Три простые навигационные стратегии: поиск цели, пересечение местности и избегать препятствий.

Нечеткое управление применяется для навигации автономного мобильного робота в неструктурированных средах с препятствиями. Схема управления может быть описана как закон управления без обратной связи, где вход переменные определены ранее и доступны в формате вектора, содержащего постоянные значения дискретного времени. Эти значения используются для управления независимым скорости колес. Этот закон управления может направить робота к физическому препятствию. Таким образом, контроллер все еще должен решить проблему препятствий и границы рабочего пространства. Робот должен изменить свою траекторию, когда он входит в физическое препятствие или граница рабочего пространства. Когда датчики глубины робота обнаруживают приближение препятствия, оно изменяет направление движения с учетом описанной стратегии [4,5].

Контроллер нечеткой логики, используемый в навигации мобильного робота, является одной из предложенных стратегий. Подход заключается в том, чтобы извлечь набор нечетких правил из предоставленного набора траекторий. Цели ввода для всех контроллеров нечеткой логики - расстояние до препятствия слева, препятствие справа расстояние, расстояние до переднего препятствия и целевой угол. Нечеткие правила помогают роботу, чтобы избежать препятствий и найти цели. Достичь цели и избегать препятствий.

В заключении рассмотрев существующие системы балансирующих мобильных роботов, пришли к выводу о том, что у различных систем имеются ограничения и возможности. Особое внимание приразработки реальных мобильных двухколесных роботах необходимо уделять механической или электрической стабилизации платформы.

Список литературы

1. Сордален Дж. и Эгеланн О. Экспоненциальная стабилизация неголономных цепных систем. IEEE Trans. По автоматическому управлению, 1995. 49 с.

2. Брокетт Р. Асимптотическая устойчивость и стабилизация обратной связи, теория дифференциального геометрического управления. Прогресс в математике, 1983. 181 с.

3. Астольфи А. Прерывистое управление неголономными системами. Системные и контрольные письма, 1996. 67 с.

4. Сераджи К., Ховард А. и Тунстел Э. Наземная навигация ланетарныхроверов: нечеткий логический подход // скусственный интеллект и робототехника и автоматизации в космосе: меж.симпозиум. Квебек, Канада: i - SAIRAS, 2001. С.6.

Размещено на Allbest.ru