Навигация мобильного робота с использованием эллиптических траекторий и эффективного алгоритма обнаружения препятствий в режиме реального времени

Авторы: Ж.Вилка, Л. Адуан, Ю. Мезуар

Статья посвящена проблеме навигации мобильного робота в загроможденной среде. Для обхода препятствий при движении по плоскости реализуются адаптивно настраиваемые в режиме реального времени эллиптические траектории, при построении которых используется информация только от нескольких неидеальных измерителей дальности до препятствия. Стратегия безопасного обхода препятствий основана на принципе эллиптического предельного цикла, когда каждое препятствие окружено эллипсом, запретным для движения. Параметры этого эллипса вычисляются в режиме реального времени с использованием последовательности полученных от датчиков данных по дальности до препятствия. Для вычисления параметров эллипса используется эвристический метод в сочетании с расширенным фильтром Калмана. Показано, что этот процесс гарантирует влияние всего набора данных по дальности на вычисленный эллипс. Предлагается единый закон управления в мультиконтроллерной системе, где внедрен указанный адаптивный алгоритм обхода препятствий. В основе предлагаемого закона управления лежит закон управления Канаямы. Он предназначен для улучшения работы контроллеров. Стабильность этой архитектуры управления доказана на основе метода Ляпунова. Моделирование и эксперименты, проведенные в различных условиях, демонстрируют эффективность и надежность предлагаемой навигации в загроможденной среде в режиме реального времени.

Ключевые слова: робастный алгоритм, инерциальная навигация, эллиптические траектории, закон управления Канаямы, метод Ляпунова

Гироскопия и навигация. - 2012. - № 4. - С. 71-92.
УДК 681.51