kontakt    mapa strony  
    polski   english

Zastosowanie algorytmów opartych na rachunku różniczkowym niecałkowitego rzędu do wyznaczania ścieżki ruchu platformy mobilnej

Autonomiczne urządzenie mobilne wyposażone w informacje o bezpiecznej trasie przejazdu może być bardzo przydatne w różnych sytuacjach życiowych. Można tu wymienić obszary katastroficzne z różnymi rodzajami przeszkód o różnym stopniu niebezpieczeństwa.

Celem projektu było opracowanie nowych szybkich i bezpiecznych algorytmów planowania ścieżki ruchu urządzenia mobilnego. Ścieżka powinna doprowadzić autonomiczny obiekt do pewnego predefiniowanego celu bez uderzenia o nieruchome przeszkody. W proponowanych algorytmach, na podstawie znanego położenia i kształtów przeszkód określa się potencjał uogólniony określający poziom niebezpieczeństwa w pobliżu przeszkód. Do modelowania nieruchomych przeszkód wykorzystano potencjał niecałkowitego rzędu będący dyskretną funkcją czterech zmiennych: położenia na płaszczyźnie x, y, rzędu reprezentującego niecałkowity rząd sumy oraz wartości ładunku q. Każdy piksel przeszkody traktowany jest jako naładowany punkt wytwarzający pole elektryczne o określonym potencjale. Ich suma tworzy potencjał wypadkowy. Wartość wypadkowego potencjału uogólnionego w danym punkcie stanowi informację o stopniu niebezpieczeństwa uderzenia w przeszkodę.

Dla danej mapy krzywych ekwipotencjalnych oraz danych punktów początkowego i końcowego określa się trasę przejazdu pojazdu autonomicznego. W ramach niniejszego projektu zaproponowano trzy metody wyznaczania trajektorii ruchu. Metoda pierwsza oparta jest na masce kwadratowej o wymiarach nieparzystych, np. 3, 5 lub większych. Metoda druga oparta jest na masce kołowej zdefiniowanej w oparciu o dyskretne okręgi Bresenhama. Dla różnych promieni otrzymuje się maski o wielu kierunkach. Metoda trzecia określania strategii ruchu nazwana została przez wykonawców grantu metodą „zalewu” pola potencjału (poprzez analogię do metody działów wodnych – ang. Watershed).

Do badania opracowanych algorytmów zrealizowane zostało stanowisko testowania ruchu platformy mobilnej w świecie wirtualnym, w którym rzeczywista platforma porusza się po ścieżce ruchu wyznaczonej przy użyciu algorytmów rachunku różniczkowego niecałkowitych rzędów i umieszczonej w komputerowo wygenerowanym terenie. Pozwala to na ocenę przydatności metody sformułowanej w ramach realizacji niniejszego grantu oraz wpływu właściwości terenu na realizację zadanej ścieżki. Stanowisko testowania składa się z trzech współpracujących ze sobą modułów: jednostki centralnej, modułu hamowni oraz modułu sterowania platformą mobilną.

Wszystkie cele zadeklarowane w projekcie zostały zrealizowane. Ponadto, badania przeprowadzone w ramach niniejszego projektu badawczego zainspirowały autorów projektu do określenia dalszych kierunków prac, takich jak przyjęcie różnych wartości ładunków, lub rozważanie funkcji dwuargumentowej rozkładu ładunku. Pozwoli to na dokładniejsze modelowanie przeszkód za pomocą pola potencjału.

Przejazd platformy na hamowni (26MB)

powrót do góry