Урок 7
Работата на мобилните роботи е свързана с постоянно движение в работната зона. В днешно време такива роботи се срещат все по-често и всеки ден стават все по-функционални и сложни. С нарастването на функционалността на роботите нараства и сложността на задачите, които те решават. Понастоящем автономните мобилни роботи вече са повсеместни - роботизирани автомобили, движещи се през производствените съоръжения, сервизни роботи - роботи за екскурзии в музеи и изложбени центрове, роботи - сервитьори в кафенета и ресторанти също са станали доста търсени. Такива роботи работят в близък контакт с околните предмети и хора, поради което се налагат твърде високи изисквания за точността и безопасността на техните движения.
В предишни работи вече са разгледани примери за решаване на проблеми при преместване на мобилен робот в работната зона. Обърнато е внимание и на процеса на извършване на най-простите маневри за избягване на препятствия, срещани по пътя.
Често в реални ситуации мобилен робот се сблъсква с препятствия, разположени произволно в работната зона, както и с движещи се обекти. Всеки от тези обекти може да бъде потенциална пречка, поради което в процеса на движението си мобилният робот трябва да разполага с информация за всички предмети наблизо, за да може да реагира на тях, ако е необходимо.
Събирането, обработката и организирането на информация за обекти в близост до робота се нарича съставяне на локална карта на околното пространство. Използването на локалната карта в задачите за планиране на маршрута на робота или избягване на препятствия се нарича локална навигация.
При разработването на мобилни роботи е необходимо да се вземат предвид какви задачи се задават на мобилния робот, за да се изберат необходимите сензорни устройства за тяхното решение. Така например, за да се реши проблемът с придвижването в работната зона, роботът може да бъде оборудван със скъпи далекомери за лазерно сканиране и GPS устройства, за да определи собствената си позиция, докато за решаване на проблема с локалната навигация може да бъде оборудван мобилен робот с прости ултразвукови или инфрачервени сензори по периметъра.
Нека разгледаме задача, типична за роботи от този образователен модул. Виждали сме мобилни роботи за придвижване по линията повече от веднъж, всеки от тях е оборудван с набор от IR сензори или IR масив за откриване на линия. Тъй като задачата за придвижване по линията е основната, тогава като основна сензорна система, въз основа на показанията на която се движи роботът, ние избираме системата от IR сензори.
Ако движението на мобилния робот може да бъде възпрепятствано от различни обекти, инфрачервени сензори могат да бъдат поставени по периметъра на робота, с помощта на които роботът може да открива препятствия от всяка страна. Броят на такива сензори се определя от възможностите на програмируемия контролер, размерите на робота и обектите в зоната на неговата работа.
Като част от тази работа се предлага да се проектира робот, оборудван с три IR сензора, разположени отпред и отстрани на робота. С помощта на тези сензори роботът трябва да открива препятствия, възникващи в хода на движението си.
Предлага се да се разгледат редица техники, които могат да се използват от разработчиците като метод за подобряване на системата за управление на мобилен робот, поради което той може да изпълнява по-широк кръг от задачи.
Откриване на предмети или повърхностни неравности по време на шофиране
Доста често, когато мобилните роботи се движат по неравен терен, възникват ситуации, при които роботът не може да преодолее това или онова препятствие по пътя си.
Много често разработчиците на мобилни роботи фокусират вниманието си върху проблемите на взаимодействието между робота и околната среда по време на движение - това могат да бъдат сензорни системи за откриване на препятствия, системи за определяне на нивото на вибрации и системи за стабилизация и т.н.
В рамките на тази част се предлага да се разгледа модел на робот, който анализира наличието на препятствия по собствения си път, както и оценка на възможността за по-нататъшно движение. Това означава анализ на работната повърхност, например търсене на свлачища и дупки по пътя и т.н.
Роботът, който разработваме, е снабден с набор от IR сензори за изследване на повърхността, по която се движи, и три IR сензора, разположени по периметъра на робота, за откриване на препятствия по време на движение.
Алгоритъмът на движение на робота е съвсем прост - роботът се движи по права линия и ако засече препятствие по пътя си, той прави завой наляво, но ако по пътя на робота срещне скала или зона от черно цвят („неравности“ на повърхността), роботът се обръща и тръгва в обратна посока и наляво.
Като цяло програмата се свежда до един безкраен цикъл, анализиращ показанията на IR сензора, свързан към PORT [6], както и задействането на масива на IR сензора в режим на търсене на препятствия.