Формирование алгоритмов управления с коррекцией ошибки
С целью повышения точности движения мобильного робота по замкнутой линии (Рис.11)
было решено разработать усовершенствованный алгоритм с коррекцией ошибки позиционирования робота во время движения.
В качестве основой идеи алгоритма принята идея управление скоростью обоих моторов робота пропорционально величине линейных смещений робота относительно края чёрной линии (внешний или внутренний контур).
С этой целью необходимо было выполнить следующие задачи:
Сформировать алгоритм автокалибровки цветового датчика в режиме Light Mode
Для этого сформированы две переменные – Min и Max.
Среднее значение интенсивности отражённого света вычисляется как
Диапазон чувствительности датчика определяется переменной Range
Величина смещения от положения края черной линии определяемся как:
Величина коррекции скорости моторов определяется как:
где Gain – коэффициент усиления
Управление
левым мотором ( B)
осуществляется сигналом
,
а правым мотором
.
Полный алгоритм приведён в Приложении
1.
Выводы по результатам исследований
Разработанный алгоритм позволяет непрерывно регулировать скорость вращения моторов робота (угол поворота колёс) в зависимости от расстояния удаления робота от края чёрной линии. Это обеспечивает плавный ход на любой заданной скорости (мощности) и точное отслеживание любой криволинейной траектории.
Алгоритм управления при обходе роботом препятствий
Для обхода роботом возможных препятствий будем использовать ультразвуковой датчик расстояния NXT, смонтированный на третьем сервомоторе. Датчик используется для сканирования передней полусферы Lego-робота. Для объезда препятствий был разработан алгоритм, представленный в Приложении 2. При приближении робота к препятствию менее, чем на 20 см, срабатывает датчик расстояния и робот начинает сканирование передней полусферы своего пространства. При обнаружении препятствий используется алгоритм движения робота вдоль стенки на расстоянии 10 см. При этом робот выполняет либо поворот к стене, либо поворот от стены, либо не выполняет никакого поворота (Рис.14).
Условия смены состояний следующие:
если расстояние до стены больше 12 см., выполняем поворот к стене
если расстояние до стены меньше 8 см., выполняем поворот от стены
если расстояние больше 8 см., но меньше 12 см., не выполнять никакого поворота
Указанный алгоритм был встроен в адаптивный алгоритм движения по замкнутой криволинейной линии с целью моделирования заданной трассы с препятствиями. После некоторой отладки новый алгоритм показал большие возможности дальнейшего исследования для преодоления препятствий различной формы и местоположения.
Заключение и Выводы
В представленном Проекте получены следующие результаты:
Исследованы кинематические характеристики мобильного Lego-робота при движении по траекториям различной конфигурации
Разработаны эффективные алгоритмы управления мобильным роботом по заданным (программным) траекториям
Разработаны алгоритмы для объезда препятствий при движении по программной траектории
Полученные результаты могут быть с успехом использованы в учебной работе кафедры “Робототехнические системы”