Проектирование траектории движения робота в ограниченном пространстве

В работе рассмотрено проектирование траектории движения робота.

Аннотация статьи
система
робот
автоматизированная система
траектория движения
методы проектирования траекторий
принципы проектирования траекторий
Ключевые слова

Проектирование траектории движения робота является одной из ключевых задач в области робототехники. От качества проектирования траектории зависит эффективность и безопасность работы робота в условиях ограниченного пространства. В данной статье мы рассмотрим основные принципы и методы проектирования траектории движения робота, а также приведем примеры решения конкретных задач.

Основные принципы проектирования траектории

При проектировании траектории движения робота необходимо учитывать следующие основные принципы:

  • Минимизация длины траектории. Это означает, что траектория должна быть наиболее прямой и короткой.
  • Обеспечение безопасности. Траектория должна обеспечивать безопасное движение робота, исключая столкновения с препятствиями.
  • Устойчивость. Траектория должна быть устойчивой, то есть не допускать опрокидывания или скольжения робота.
  • Плавность движения. Траектория движения должна быть плавной, без резких изменений направления.

Методы проектирования траектории

Существует несколько методов проектирования траектории движения робота:

  • Метод прямой линии. Данный метод предполагает проектирование траектории в виде прямой линии, проходящей между начальным и конечным положениями робота. Этот метод подходит для движения робота по открытой местности, где отсутствуют препятствия.
  • Метод обхода препятствий. Этот метод используется при проектировании траектории в условиях ограниченного пространства, где присутствуют препятствия. В данном случае траектория движения робота представляет собой ломаную линию, которая обходит все препятствия.
  • Метод оптимальной траектории. Этот метод позволяет найти наиболее оптимальную траекторию, которая минимизирует длину пути и обеспечивает безопасное движение робота. Для нахождения оптимальной траектории используются алгоритмы, такие как Алгоритм Дейкстры или Алгоритм Беллмана-Форда.

Примеры решения задач:

Пример 1: Робот-уборщик.

Рассмотрим задачу проектирования траектории робота-уборщика, который должен перемещаться по комнате от одного угла к другому, убирая мусор по пути.

Решение: в данном случае можно использовать метод прямой линии. Робот будет двигаться по прямой линии от одного угла комнаты к другому, собирая мусор на своем пути.

Пример 2: Робот для доставки.

Рассмотрим задачу разработки траектории для робота, который осуществляет доставку товара из одного места в другое.

Решение: Здесь можно использовать метод обхода препятствий, так как на пути робота могут встречаться различные препятствия, которые нужно обойти. В этом случае траектория робота будет представлять собой ломаную линию, обходящую все препятствия. Для нахождения такой траектории можно использовать алгоритмы, описанные выше.

В данной статье были рассмотрены основные принципы и методы проектирования траектории движения робота. Были приведены примеры решения конкретных задач, в которых использовались различные методы. Знание этих принципов и методов позволит разработчикам роботов создавать эффективные и безопасные системы движения для своих устройств.

Текст статьи
  1. S. M. LaValle, “Planning Algorithms,” Cambridge University Press, 2006.
  2. J. Kuffner, “Effective Planning and Navigation for Mobile Robots,” PhD Thesis, Department of Computer Science, Stanford University, 2000.
  3. D. Fox, W. Burgard, and S. Thrun, “Particle Filters for Mobile Robot Localization,” in Proceedings of the 1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Detroit, MI, 1999, 401-406 с.
  4. D. Hsu, R. Kindel, J. C. Latombe, and S. Rock, “Randomized Kinodynamic Motion Planning with Moving Obstacles,” 1992.
  5. S. M. Lavalle, J. J. Kuner, and M. S. Vian, “Rapidly-Exploring Random Trees: Progress and Prospects,” Annual Review of Control, Robotics, and Autonomous Systems, vol. 2, no. 1, pp. 297-320, 2019.
Список литературы