Статья

Название статьи ПЛАНИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ГРУППЫ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ В ДВУМЕРНОЙ СРЕДЕ С ПРЕПЯТСТВИЯМИ
Автор В.Х. Пшихопов, М.Ю. Медведев
Рубрика РАЗДЕЛ I. ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
Месяц, год 02, 2016
Индекс УДК 681.5.013
DOI
Аннотация Рассматривается проблема планирования траекторий движения группы подвижных объектов, функционирующей в двумерной среде с неподвижными препятствиями. Рассматриваются уравнения кинематики подвижных объектов на плоскости с идеальными связями. Предлагается метод планирования траекторий движения, основанный на интерпретации всех соседних объектов, как репеллеров. Метод позволяет на основе простых алгоритмов, реализуемых подвижными объектами, без использования централизованного алгоритма, организовать групповое движение. Предлагается новый способ введения репеллеров, основанный на формировании неустойчивых состояний в фазовом пространстве подвижных объектов. Отталкивающие силы формируются в виде выходов динамических звеньев, интегрирующих нелинейные функции, зависящие от расстояний до препятствий. В результате получены законы изменения скоростей и направлений движения подвижных объектов. С помощью метода функций Ляпунова проведен анализ полученных траекторий движения на устойчивость. Показано наличие и асимптотическая устойчивость установившихся режимов движения группы подвижных объектов. Предложена модификация алгоритмов планирования, не требующая предварительного задания траекторий движения подвижных объектов. Разработанные алгоритмы реализованы в рамках децентрализованной структуры системы управления. Проведено численное моделирование группы, состоящей из пяти роботов в среде с неподвижными препятствиями. На основании проведенного анализа и результатов моделирования делаются выводы о применимости предложенного метода на практике. Обсуждается развитие предлагаемого метода планирования траекторий движения, предполагающее использование как уравнений кинематики, так и уравнений динамики, что позволит учитывать скорости сближения с препятствиями. Также обсуждается возможность использования предложенного метода в трехмерных средах и средах с подвижными препятствиями.

Скачать в PDF

Ключевые слова Групповое управление; подвижный объект; децентрализованное управление; репеллер; неустойчивый режим; функция Ляпунова.
Библиографический список 1. Платонов А.К., Карпов И.И., Кирильченко А.А. Метод потенциалов в задаче прокладки трассы. Препринт Института прикладной математики АН СССР. – М., 1974.– 27 с.
2. Платонов А.К., Кирильченко А.А., Колганов М.А. Метод потенциалов в задаче выбора пути: история и перспективы. – М.: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2001.
3. Khatib O. Real-time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots // IEEE Int. Conf. Robotics and Automation, 1985. – Р. 500-505.
4. Khatib O. Real-Time Obstacles Avoidance for Manipulators and Mobile Robots // Int. Journal of Robotics Research. – 1986. – Vol. 5, No. 1. – Р. 90-98.
5. Brooks R.A. Self calibration of motion and stereo vision for mobile robots // IEEE Int. Robotics and Automation, 1986.
6. Ichikawa Y., Fujie M., Ozaki N. On mobility and autonomous properties of mobile robots // Robot. – 1984. – № 44. – Р. 31-36.
7. Белоглазов Д.А., Гузик В.Ф., Косенко Е.Ю., Крухмалев В.А., Медведев М.Ю., Переверзев В.А., Пшихопов В.Х., Пьявченко А.О., Сапрыкин Р.В., Соловьев В.В., Финаев В.И., Чернухин Ю.В., Шиповалов И.О. Интеллектуальное планирование траекторий подвижных
объектов в средах с препятствиями / Под ред. В.Х. Пшихопова. – М.: Физматлит, 2014. – 300 с. – ISBN 978-5-9221-1595-7.
8. Пшихопов В.Х. Аттракторы и репеллеры в конструировании систем управления подвижными объектами // Известия ТРТУ. – 2006. – № 3 (58). – С. 117-123.
9. Пшихопов В.Х. Организация репеллеров при движении мобильных роботов в среде с препятствиями // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2008. – № 2. – С. 34-41.
10. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Крухмалев В.А. Позиционно-траекторное управление подвижными объектами в трехмерной среде с точечными препятствиями // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 1 (162). – С. 238-250.
11. Юревич Е.И. и др. Интеллектуальные роботы. – М.: Машиностроение, 2007. – 360 с.
12. Юревич Е.И. О проблеме группового управления роботами // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2004. – № 2. – С. 9-13.
13. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов. – М.: Физматлит, 2009. – 278 с.
14. Васильев С.Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению. I, II // Известия РАН. Теория и системы управления. – 2001. – № 1. – С. 5-21; – № 2. – С. 5-22.
15. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю. Управление подвижными объектами в определенных и неопределенных средах. – М.: Наука, 2011. – 350 с. ISBN 978-5-02-037509-3.
16. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Распределенные системы планирования действий коллективов роботов. – М.: Янус-К, 2002. – 292 с.
17. Ивченко В.Д., Корнеев А.А. Анализ методов распределения заданий в задаче управления коллективом роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2009. – № 7. – С. 36-42.
18. Шнейдер В.Е. и др. Краткий курс высшей математики: Учеб. пособие для втузов. – М.: Высш. школа, 1972. – 640 с.
19. Pshikhopov V.Kh., Krukhmalev V.A., Medvedev M.Yu., Fedorenko R.V., Kopylov S.A., Budko A.Yu., Chufistov V.M. Adaptive control system design for robotic aircrafts // Proceedings – 2013 IEEE Latin American Robotics Symposium, LARS 2013. – P. 67-70. Doi: 10.1109/LARS.2013.59.
20. Pshikhopov V.Kh., Medvedev M.Yu., Gaiduk A.R., Gurenko B.V. Control system design for autonomous underwater vehicle // Proceedings – 2013 IEEE Latin American Robotics Symposium, LARS 2013. – P. 77-82. Doi: 10.1109/LARS.2013.61.
21. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Гайдук А.Р., Нейдорф Р.А., Беляев В.Е., Федоренко Р.В., Костюков В.А., Крухмалев В.А. Система позиционно-траекторного управления роботизированной воздухоплавательной платформой: алгоритмы управления // Мехатроника, автоматизация и управление. – 2013. – № 7. – С. 13-20.
22. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Гайдук А.Р., Шевченко В.Е. Энергосберегающее управление электропоездом ы условиях неоднородности профиля пути // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 3 (140). – С. 162-168.
23. Пшихопов В.Х. Дирижабли: перспективы использования в робототехнике // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2004. – № 5. – С. 15-20.

Comments are closed.