Chương 2 Thuật toán tránh vật cản.docx

Hình 2.4 Robot gặp vật cản khi bám tường, khi đó robot thay đổi quỹ đạo vòng qua vật cản (B-C) rồi trở lại nhiệm vụ bám tường ( C-D) Hình 2.3 robot đi vào góc nhỏ và có những khe hở nhỏ giữa các bức tường, robot tìm được đường đi ngược lại.

Chương 2 Thuật toán tránh chướng ngại vật cho robot tự hành

——————————————————————————————————————

Chương 2

THUẬT TOÁN TRÁNH CHƯỚNG NGẠI VẬT CHO

ROBOT TỰ HÀNH

1. GIỚI THIỆU

Bài toán lập quỹ đạo di chuyển cho robot tự hành có thể chia làm hai dạng : bài toán

toàn cục (global) và bài toán cục bộ (local). Ở bài toán toàn cục, môi trường làm việc của

robot được biết trước và từ đó đường đi tránh vật cản được tính toán từ lúc bắt đầu di

chuyển. Trong bài toán cục bộ, môi trường làm việc của robot hoàn toàn chưa bíết hoặc chỉ

biết một phần. Đối với bài toán này, các cảm biến gắn trên robot sẽ phát hiện vật cản để điều

khiển hệ thống dẫn hướng robot từ điểm đầu đến điểm đích mà không chạm vật cản.

Bài toán toàn cục tỏ rõ lợi thế là ta đã biết trước có đường đi (tối ưu ) tới đích hay không

trước khi robot khởi hành. Tuy vậy nó có hạn chế là đòi hỏi nhiều lệnh tính toán và bộ nhớ

và trong thực tế, yêu cầu biết trước tòan bộ môi trường khó khả thi. Trong khi đó, robot tìm

đường cục bộ chỉ biết được môi trường xung quanh qua sensor cảm nhận môi trường. Vì thế

robot tìm đường cục bộ có thể không hoàn thành việc đến đích (mặc dù thực tế có đường

đến đích )trong trường hợp đặc biệt. Tuy nhiên, yêu cầu tính toán, dung lượng nhớ thấp cùng

tính linh họat cao như tránh được vật cản ngay khi vật cản di chuyển động. Hiện nay cách

kết hợp toàn cục và cục bộ đang ngày càng phổ biến giúp robot có tính linh hoạt cao.

Nội dung của luận văn tập trung giải bài toán cục bộ, với robot omni di chuyển trong

mặt phẳng với các vật cản tĩnh, đích của robot là khuôn mặt người được bắt bằng một

webcam. Robot sẽ di chuyển tới vị trí người đang đứng và tránh các vật cản gặp phải trên

đượng đi. Việc phát hiện vật cản được thực hiện bởi 3 cảm biến siêu âm. Phần 2.2 dưới đây

sẽ trình bày các phương pháp xác định vật cản bằng cảm biến siêu âm hoặc camera, và sẽ

trình bày chi tiết thuật tóan sinh viên lựa chọn để thực hiện đề tài trong phần 2.3.

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÁNH VẬT CẢN

2.2.1 Phương pháp bám tường ( wall-following method)

Ở phương pháp này, robot di chuyển dọc theo vật cản với một khoảng cách định

trước. Phương pháp này thích hợp khi chúng ta không có một bản đồ cụ thể môi

trường hay một sự định vị rõ ràng. Phương pháp này còn được áp dụng khi chỉ có

những thông tin không đầy đủ, đại loại như “hành lang này sẽ dẫn đến cánh cửa kia

”, robot có thể sử dụng tường để định hướng quỹ đạo hoàn tất nhiệm vụ.

Thuật toán sử dụng trong phương pháp bám tường dựa trên sự biểu diễn “nhận thức”

(tri giác). Khái niệm này sử dụng thông tin từ các cảm biến siêu âm để thu nhận nhận

thức tổng quát về môi trường lân cận. Các thông tin này không có nghĩa là vị trí

chính xác của vật cản và hướng của tường. Ngược lại, các nhận thức tổng quát này

giúp robot nhận biết chính nó trên một hướng hợp lý hơn là một vị trí chính xác. Các

hướng này có thể được mô tả bằng các giá trị ngôn ngữ như là phía trước bên trái, ở

Robot tránh chướng ngại vật - GVHD TS.Nguyễn Đức Thành Trang 1