Metoda lokalizacji robota mobilnego w otoczeniu względem punktów charakterystycznych

(1)

S eria: A U T O M A T Y K A z. 115

________ 1994 N r kol. 1251

Andrzej FORTUNA Politechnika Śląska

M ETODA LO KALIZACJI ROBOTA MOBILNEGO W OTOCZENIU WZGLĘDEM PUNK TÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH

S tre sz c z e n ie : P rz e d m io te m p ra c y je s t an aliza w y b ra n y ch e le m e n tó w n a w ig ac ji a u to n o m ic z n e g o ro b o ta m o b iln e g o , p o ru sz a ją c e g o się w o g ra n ic z o n e j p rz e s trz e n i d w u w y m ia ro w e j, w k tó rej m o g ą z n a jd o w a ć się p ro s te p rz e s z k o d y , p o m ie sz c z e n ia , k o ry ta rz e itp. S y s te m s e n so ry c z n y ro b o ta w y k o rz y stu je la s e ro w y d a lm ie rz d o an alizy o to c z e n ia i lo k alizacji ro b o ta . W p ra c y p rz e d s ta w io n o m e to d ę lo k alizacji ro b o ta m o b iln e g o w o to c z e n iu z a p o m o c ą p o m ia ru la sero w y m d a lm ie rz e m o d le g ło ś c i do c h a ra k te ry s ty c z n y c h p u n k tó w o to c z e n ia ("lata rn i" ) o z n a n y c h w s p ó łrz ę d n y c h i o rien tac ji o ra z k ą tó w ich w id z e n ia w z g lę d e m u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h ro b o ta .

THE M ETHO D OF LOCALIZATION M OBILE ROBOT IN ENVIRONM ENT IN RELATION TO CHARAK TERISTIC POINTS

S u m m a ry : In th is p a p e r, p ro b le m s o f m o b ile ro b o t n a v ig a tio n , w h ic h c o u ld n a v ig a te in tw o d im e n sio n a l sp a c e, filled w ith sim ply o b sta cles, ro o m s, c o rrid o rs e tc a re p re s e n te d R o b o ts s e n s o r sy ste m is u sin g laser ra n g e -fin d e r to an aly se e n v iro n m e n t a n d lo ca liz atio n o f ro b o t. In th is p a p e r is p re se n te d m e th o d o f lo ca liz atio n m o b ile r o b o t in e n v iro n m e n t b y la s e r ra n g e -fin d e r m e a s u re m e n t o f d istan c e to c h a ra c te ris tic e le m e n ts o f e n v iro n m e n t (" la n te rn " ) w ith sp e c ified c o o rd in a te s , o rie n ta tio n s a n d a n g le s in re la tio n to r o b o t c o o rd in a te s .

M E T O A A O K A AH 3A U H H M O EH A bH O rO POBO TA B C P E A E O TH O CH TEAbH O XAPAKTEPHCTHM ECKUX TOMEK

Pbriomb: B paCoTe paccMaTpneaeica aHaAH3 n36paHHbix SAeMewroB

H a B n r a u n H a B T O H O M H o ro M o6u A b H o ro p o6o T a , A B t w y w e r o c R b

OrpaHM M BH H OM A B yX M B pH O M n pO C T paH C TB S C npO CTblM H npBnHTCTBHRMM, n o M e m e H M R M H , K o p n A o p a M n . C e H c o p H a n c u c T B M a p o6o T a n c n o A b3y e T A a3 6pHbJia A B A b H O M e p K a H a A H3y C p B A b I H A0KaAM3aUM H p o6o i a . B

p a S O T B n p B A C T a B A B H M8T0A A0K a A H3aitM M M OSUAbHOrO p o S O T a B e p B A B n p H nOMOLUM M3M S p6HMB A3 3 8pHblM A BAbH O M BpO M paCCTORHMR AO Xa p aK T BpH C TH M BC KM X TOMSK C p B A b ) ("M a p K B p b l" ) C M3B6CTHblMM K O O pA H H a T a M M H O p H B H ta U H B ii, a T a K« 8 y rA O B 3P8HHR OTHOCVTTBAbHO K o o p A H H a T p o6o T a .

(2)

328 A. F o rtu n a I. W s tę p

A u to n o m ic z n y R o b o t M o b iln y ( A R M ) je s t ro b o te m p o trafią c y m s a m o d z ie ln ie p o ru s z a ć się w o to c z e n iu o z n a n y m lub n ie z n a n y m m o d e lu , u m ie jąc y r e a g o w a ć n a d y n a m ic z n e z m ia n y te g o o to c z e n ia , p o s ia d a ją c y m o żliw o ść o m ija n ia p rz e s z k ó d lo k aln y c h , s a m o d z ie ln e g o tw o rz e n ia o b ra z u (m o d e lu w e w n ę trz n e g o , m ap y ) o to c z e n ia i ro z w ią z y w a n ia z ad a ń z w ią z a n y c h z n a w ig a c ją w tym o to c z e n iu .

Je d n y m z w a żn ie jszy c h p o d sy s te m ó w sy stem u s te ro w a n ia ro b o te m m o b iln y m je s t p o d sy s te m n a w ig ac ji. P o d s y ste m n a w ig acji w celu sp e łn ie n ia w y m a g a ń p rz e d s ta w io n y c h p o w y ż ej p o w in ie n u m o żliw iać:

• lo k a liz a c ję ; tj. o k re ś le n ie w szy stk ic h p o d sta w o w y c h p a ra m e tró w o k re śla ją c y c h p o ło ż e n ie i o rie n ta c ję A R M w o to c z e n iu ,

• lo k a liz a c ję o b ie k tó w o to c z e n ia o ra z ich w s p ó łrz ę d n y c h ,

• tw o rz e n ie i m o d y fik o w a n ie o b ra z u ( m ap y ) o to c z en ia ,

• w y s z u k iw a n ie b e zk o lizy jn ej traje k to rii w celu realizacji zad ań ,

• o m ija n ie p rz e s z k ó d lo k aln y ch .

In te lig e n tn y sy stem n a w ig ac ji p o w in ien d o d a tk o w o re a liz o w a ć s tru k tu ra liz a c ję o b ra z u o to c z e n ia n a p o trz e b y h ie ra rc h ic z n e g o p la n o w a n ia z ad a ń , a ta k ż e p o w in ie n u m o ż liw ia ć u c z e n ie się ro b o ta p o ru s z a n ia w ś ro d o w is k u ro b o c zy m .

S c h e m a t b lo k o w y sy stem u n aw ig acji je s t p rz e d sta w io n y n a rys. 1.

R e a liz a c ja z a d a n ia p rz e m ie sz c z e n ia ro b o ta d o z a d a n e g o p o ło ż e n ia k o ń c o w e g o , s fo rm u ło w a n a p r z e z sy stem p la n o w a n ia z a d a ń ,w y m a g a w stę p n e j d e k o m p o z y c ji z a d a n ia n a z a d a n ia c z ą s tk o w e i a lte rn a ty w n e . K a ż d e z a d a n ie c z ą s tk o w e je s t p r z e z sy ste m p la n o w a n ia tra je k to rii lo k aln ej ( n a p o d sta w ie m o d elu to p o lo g ic z n e g o o to c z e n ia ) p r z e k a z y w a n e d o u k ła d ó w w y k o n a w c z y c h ro b o ta , k tó re re a liz u ją w y z n a c z o n ą tra je k to rię . T ę c z ę ś ć sy stem u m o ż n a n a z w a ć c z ę ś c ią w y k o n a w c z ą dla p rz em ie sz c ze ń A R M w o to c z e n iu .

S y stem se n s o ry c z n y ro b o ta m o b iln e g o nie je s t c z ę ś c ią sy ste m u n a w ig ac ji, d o s ta rc z a je d n a k n ie z m ie rn ie isto tn y c h d a n y ch dla te g o sy stem u . Im w ięcej in fo rm a cji o św ie c ie z e w n ę trz n y m sy stem s te ro w a n ia m o ż e o trz y m a ć , tym je g o p o te n c ja ln e m o żliw o śc i in te lig e n tn e g o z a c h o w a n ia się w nim są w ięk sze. S y stem n a w ig a c y jn y p o trz e b u je d w ó c h ro d z a jó w in fo rm a cji :

1. d a n e o z b liż an iu się d o lo k aln y ch p rz e sz k ó d , n ie b ę d ą c y c h e le m e n ta m i sta ły m i o to c z e n ia , w c elu z a p e w n ie n ia m o żliw o ści ich o m in ię cia lub p o d ję c ia p r z e z sy ste m s te ro w a n ia

(3)

in n y ch d e cy z ji, m o g ą c y c h z m ie n ić re aliz a cję z ad a ń . W ty m celu s to su je się p ro s te czu jn ik i z b liż e n io w e np. u ltra d ź w ię k o w e [7 ],[1 ],

2. d a n e o p o ło ż e n iu ro b o ta w o to c z e n iu o ra z d a n e o p o ło ż e n iu in n y ch o b ie k tó w , n ie z b ę d n e d o lo k alizacji ro b o ta o ra z d o tw o rz e n ia m o d elu o to c z e n ia . W p ro je k c ie b a d a w c z y m H I L A R E [7 ] w y k o rz y s ta n o d o te g o celu d a lm ie rz lase ro w y u m ie s z c z o n y n a o b ro to w e j g ło w ic y o ra z k a m e rę w izy jn ą.

D a n e d ru g ie g o ro d z a ju s ą w y k o rz y sty w a n e p rz e z sy stem tw o rz e n ia m o d e lu o to c z e n ia , k tó ry n a p o d s ta w ie w s tę p n ie p rz e tw o rz o n y c h d a n y ch sy ste m u s e n s o ry c z n e g o b u d u je i m o d y fik u je m o d e l to p o lo g ic z n y . M o d e l to p o lo g ic z n y je s t p o d s ta w ą sy n te z y m o d e lu s tru k tu ra ln e g o o to c z e n ia . W a ru n k ie m k o n iec zn y m p o p ra w n o ś c i m o d e lu je s t w ia ry g o d n e o k re ś le n ie w s p ó łrz ę d n y c h ro b o ta w o to c z e n iu , z a c o o d p o w ie d z ia ln y j e s t sy ste m lo k aliza cji ro b o ta .

2. Założenia

P o ło ż e n ie i o rie n ta c ja ro b o ta m o b iln e g o w b a z o w y m u k ła d z ie o d n ie s ie n ia s ą je d n o z n a c z n ie o k re ś lo n e z a p o m o c ą trz e c h w s p ó łrz ę d n y c h n a tu ra ln y c h (ry s.2.):

• x r - w s p ó łr z ę d n a x p o ło ż e n ia p u n k tu c h a ra k te ry s ty c z n e g o ro b o ta w u k ła d z ie b a z o w y m , . y r - w s p ó łr z ę d n a y p o ło ż e n ia p u n k tu c h ara k te ry s ty c z n e g o ro b o ta w u k ła d z ie b a z o w y m ,

• a - k ą t ro tac ji u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h ro b o ta w z g lę d e m u k ła d u b a z o w e g o .

Z n a jo m o ś ć ty ch trz e c h w s p ó łrz ę d n y c h je s t w y s ta rc z a ją c a d o je d n o z n a c z n e g o u s y tu o w a n ia ro b o ta w o to c z e n iu . A u to n o m ic z n e ro b o ty m o b iln e b a rd z o c z ę s to w y p o s a ż o n e s ą w p ro sty o d o m e try c z n y sy stem w y z n a c z a n ia p o ło ż e n ia i o rien tac ji w o to c z e n iu , k tó re g o p o d s ta w o w ą w a d ą je s t k u m u lo w a n ie się b łę d ó w w tra k c ie w y k o n y w a n ia z a d a ń n a w ig ac y jn y c h . K u m u la c ja b łę d ó w ta k ie g o sy ste m u m o że p ro w a d z ić d o z n a c z n y c h ro z b ie ż n o ś c i m ięd zy rz e c z y w is tą i w y z n a c z o n ą p o z y c ją ro b o ta [1], R z e c z y w is ty u k ła d s te ro w a n ia ro b o te m m o b iln y m p o w in ie n m ieć m o ż liw o ść d o k o n a n ia n ie z a le ż n e g o p o m ia ru w ła s n e g o p o ło ż e n ia i o rie n ta c ji w c e lu s k o ry g o w a n ia w y s tę p u ją c y c h b łę d ó w . W tym celu w śro d o w is k u ro b o c z y m m o ż n a u m ie śc ić o d p o w ie d n ią licz b ę tzw . "lata m i". J a k o la ta rn ie m o ż n a w y k o rz y s ta ć d o d a tk o w e u rz ą d z e n ia z e w n ę tr z n e (n a d ajn ik i ra d io w e , p o d c z e rw o n e , r a d a r ) [6] lu b n ie z m ie n n e e le m e n ty o to c z e n ia r o b o ta (b u d y n k i, słu p y , ścian y ). U k ła d se n s o ry c z n y r o b o ta m u si m ieć m o ż liw o ś ć id en ty fik ac ji k ażd ej lata rn i i w z aje m n e j lo k aliza cji, c o p o w in n o w y s ta rc z y ć d o w y z n a c z e n ia lo k aliza cji ro b o ta w u k ła d z ie b azo w y m .

(4)

3 30 A. F o rtu n a System

planowania zadań nawigacyjnych

System dekompozycji

zadań

System lokalizacji robota

w otoczeniu

System tworzenia

modelu otoczenia

Podsystem lokalnego

omijania przeszkód

Model otoczenia

Podsystem planowania trajektorii lokalnej

Mo strukti

del F

rainy

Mo topoloj

del jiczny

System Sensoryczny

Robota Mobilnego

System Wykonawczy

Robota Mobilnego

R y s. 1. S c h e m a t b lo k o w y sy ste m u n a w ig ac ji A R M F ig. 1. S c h e m a tic d iag ra m o f A R M n a v ig a tio n sy stem

(5)

331

R y s .2. U k ła d w s p ó łrz ę d n y c h ro b o ta m o b iln e g o X r Y r w z g lę d e m u k ła d u b a z o w e g o F ig .². C o o rd in a te s sy stem o f m o b ile ro b o t X r Y r in re la tio n to b a s e c o o rd in a te s

W s y s te m a c h tria n g u lac y jn y c h d o w y z n a c z e n ia p o ło ż e n ia (x i y ) w sp o s ó b je d n o z n a c z n y w y s ta rc z y p o m ia r o d le g ło śc i d o trz e c h latarn i, p o z o s ta je je d n a k n ie z n a n a o rie n ta c ja ro b o ta . P o n iż e j z a p ro p o n o w a n o m e to d ę w y z n a c z e n ia p o ło ż e n ia i o rien tac ji ro b o ta w o p a rc iu o p o m ia r o d le g ło śc i i k ą ta w id z en ia d w ó c h latarn i z a p o m o c ą d a lm ie rz a la s e ro w e g o , u m ie s z c z o n e g o n a o b ro to w e j g ło w ic y u k ła d u je z d n e g o ro b o ta . N a rys. 3. p rz e d s ta w io n o id eę ta k ie g o p o m ia ru .

P o s z c z e g ó ln e u k ła d y w s p ó łrz ę d n y c h to:

• O X Y - b a z o w y u k ła d o d n iesien ia,

• O XrYr - u k ła d w s p ó łrz ę d n y c h sk o ja rz o n y c h z ro b o te m m o b iln y m ,

• O X ^ { Y fvj - u k ła d w s p ó łrz ę d n y c h z w ią z a n y z o b r o to w ą g ło w ic ą d a lm ierz a,

• O X ] j Y y -u k ła d w s p ó łrz ę d n y c h s k o ja rz o n y z i-tą latarn ią.

(6)

3 3? A . F o rtu n a

R ys. 3. U k ła d w s p ó łrz ę d n y c h s k o ja rz o n y z ro b o te m m o b iln y m Fig. 3. C o o rd in a te s sy stem c o n c e rn e d w ith m o b ile ro b o t.

3 . M o d e l m a t e m a ty c z n y

P o ło ż e n ie i o rie n ta c ję ro b o ta w b a z o w y m u k ła d z ie o d n ie s ie n ia z w y k o rz y s ta n ie m i-tej lata rn i m o ż n a p rz e d s ta w ić z a p o m o c ą m ac ierz y je d n o ro d n e j T ° ' u , k tó ra je s t r ó w n a :

n n O .L i __ n p O _ » p L l ^ n n M M \

a r “ ’ * m ' a r v 1

g d z ie

T ° ' u - m a c ie rz je d n o r o d n a o rien tac ji i p o ło ż e n ia u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h ro b o ta w z g lę d e m u k ła d u b a z o w e g o , w y ra ż o n a p o p rz e z i-tą latarn ię,

T ° - m a c ie rz je d n o r o d n a o rien tac ji i p o ło ż e n ia u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h , s k o ja rz o n e g o z i-tą la ta rn ią w z g lę d e m u k ła d u b a z o w e g o ,

- m a c ie rz je d n o r o d n a o rien tac ji i p o ło ż e n ia u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h , s k o ja r z o n e g o z g ło w ic ą o b r o to w ą d a lm ie rz a la s e ro w e g o w z g lę d e m u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h i-tej la ta m i,

(7)

T

R - m a c ie rz je d n o r o d n a o rie n ta c ji i p o ło ż e n ia u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h , s k o ja rz o n e g o z ^'M ^. r o b o te m w z g lę d e m u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h g ło w ic y dalm ierza.

T° = T rans(x11,y„,0) =

1 0 0 x„

0 1 0 y„

0 0 1 0

.0 0 0 1

(2)

= Trans(r„ • sin (a + p, - n ) , ru ■ c o s(a + p, - 7t),0) - R o t(z, ( a + P)) =

cosia + p,) -s in (a + p,) 0 r„ • sin(a + p, - n) sin(a + p,) cos(a + p,) 0 ru • cos(a + p, - n)

0 0 1 0

0 0 0 1

(3 )

T RM = R o t ( z , 2 7 t - p , ) :

cosp, sinp, 0 0 -sin p , cosp, 0 0

0 0 1 0

0 0 0 1

(4 )

P rz y ję to n a s tę p u ją c e z a ło ż e n ia d o ty c z ą c e p o w y ż sz y ch u k ła d ó w w s p ó łrz ę d n y c h :

• w s z y s tk ie u k ła d y w s p ó łrz ę d n y c h sk o ja rz o n e z lata rn ia m i p o s ia d a ją o rie n ta c ję z g o d n ą z u k ła d e m b a z o w y m (2),

• o ś o b r o tu g ło w ic y d a lm ie rz a je s t z a c z e p io n a w p u n k c ie c h a ra k te ry s ty c z n y m ro b o ta i n ie w y s tę p u je tu ta j d o d a tk o w a tra n s la c ja (4),

• P , je s t k ą te m p o m ię d z y o s ią Y R u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h s k o ja rz o n y c h z r o b o te m a o s ią Y M u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h g ło w ic y i j e s t w ie lk o ś c ią z n a n ą dla u k ła d u ste ro w a n ia ,

• X u o r a z y „ s ą w s p ó łrz ę d n y m i i-tej lata rn i w u k ła d z ie o d n ies ie n ia i s ą w ie lk o ś c ia m i zn an y m i o ra z n ie z m ie n n y m i,

• r„ je s t o d le g ło ś c ią w y z n a c z o n ą w w y n ik u p o m ia ru p o m ię d z y g ło w ic ą d a lm ie rz a a i-tą latarn ią.

(8)

^

______________________________________________________ _________________________ A. F o rtu n a P o p o d s ta w ie n iu (2 ),(3 ) i (4 ) d o (1 ) o trzy m u jem y n a s tę p u ją c ą p o s ta ć m ac ie rz y je d n o r o d n e j T ° ' u :

cosa - s in a 0 r„ ■ sin(a + p, -

t u)

+ x„

sin a cosa 0 ru • cos(a + P, - 7u) + y„

0 0 1 0

0 0 0 1

(5)

P o n ie w a ż o rie n ta c ja i p o ło ż e n ie ro b o ta w b a z o w y m u k ła d z ie o d n ie s ie n ia je s t n ie z a le ż n e o d w y b ra n ej lata rn i, z a c h o d z i n a s tę p u ją c a ró w n o ś ć :

- p O .L ł _ npO .LJ

R “ A R

(

6

)

R ó w n o ś ć ta je s t n ietry w ialn a d la i ^ j.

Z (5 ) i (6) w y n ik a n a stę p u ją c y u k ła d ró w n a ń b ę d ą c y p o d s ta w ą o b lic z an ia w s p ó łrz ę d n y c h p o ło ż e n ia i o rien tac ji ro b o ta w o to c z e n iu :

r „ ■

sin(a

+ p ,

-

tu) + x „ =

r#

•

sin(a

+ p ,

-

t u) + x ,

r„ • cos(a +

p ,

-

t u)

+ y„ =

r ,

■ cos(a +

P j

-

tu)

+ y #

⁽⁷⁾

U k ła d ró w n a ń (7 ) p o z w a la n a w y z n a c z e n ie k ą ta

a ,

a n a s tę p n ie w s p ó łrz ę d n y c h p o ło ż e n ia X R o ra z

y R

n a p o d sta w ie w z o ró w :

xR = ru -sin(a + P, - n ) + x u

yR = r„-cos(a + P1-7u) + y 11

⁽⁸⁾

P r z e p ro w a d z o n e testy sy m u lac y jn e z a p o m o c ą p ro g ra m u M a th e m a tic a fo r W in d o w s v.2.1 p o k a z a ły , ż e w z o ry (7 ) i (8) o k re ś la ją p o ło ż e n ie i o rie n ta c ję r o b o ta w s p o s ó b je d n o z n a c z n y n a p o d s ta w ie w s p ó łrz ę d n y c h d w ó c h latarn i o ra z k ą tó w P , o r a z P r S z c z e g ó ło w e

p rz y k ła d y o b lic z e n io w e z a p re z e n to w a n o w p ra cy [1 1].

(9)

3 3 5

4. W n io s k i i u w a g i k o ń c o w e

P rz e d s ta w io n y w p ra c y sp o s ó b lok alizacji ro b o ta n a p o d s ta w ie in fo rm a cji s e n so ry c z n e j p o z w a la n a je d n o z n a c z n e o k re śle n ie je g o po zy cji i o rien tac ji w z g lę d e m b a z o w e g o u k ła d u o d n ies ie n ia. M e to d a ta m o ż e b y ć w y k o rz y s ta n a w p ra k ty c e , g d y ż w ię k s z o ś ć b a d a w c z y c h a u to n o m ic z n y c h ro b o tó w m o b iln y c h w y p o s a ż o n a je s t w s e n s o r p o m ia ru o d le g ło ś c i d o o b ie k tó w z n a jd u ją c y c h się w b e z p o ś re d n im o to c z e n iu ro b o ta .

W w ie lu p ro je k ta c h b a d a w c z y c h [7] [1] ró w n ie ż w y k o rz y s tu je się ró ż n e g o ro d z a ju u k ła d y tria n g u la c y jn e , w z g lę d e m k tó ry c h ro b o t m o ż e o k re śla ć sw o je p o ło ż e n ie . O g ra n ic z a to je d n a k ś r o d o w s k o d z ia ła n ia ro b o ta d o p rz estrz en i, w k tó re j ro z m ie s z c z o n o o d p o w ie d n ią liczbę lata rn i. Z a p r o p o n o w a n a m e to d a m o ż e o k re śla ć p o ło ż e n ie i o rie n ta c ję ro b o ta w ś ro d o w is k u w z g lę d e m d o w o ln y c h o b ie k tó w , k tó re system se n so ry c z n y m o ż e ro z p o z n a ć . D z ię k i te m u w p r z y p a d k u p rz e s ło n ię c ia p rz e z in n y o b ie k t latarn i, jej ro lę m o ż e p rz e ją ć in n y e le m e n t o to c z e n ia , k tó r y z o s ta ł ro z p o z n a n y w e w c ze śn iejszej fazie m o d e lo w a n ia o to c z e n ia , d la k tó re g o z n a n e s ą w s p ó łr z ę d n e i o rie n ta c ja . P o m o c n y w ta k ic h p rz y p a d k a c h m o ż e b y ć ró w n ie ż in erc y jn y sy ste m n a w ig ac y jn y .

P rz e d s ta w io n a m e to d a w y m a g a ła b y je d n a k u o g ó ln ie n ia, z a p e w n ia ją c e g o ro b o to w i lo k a liz a c ję tró jw y m ia ro w ą .

L I T E R A T U R A

[1], C o x I.J. . A u to n o m o u s R o b o t V ehicles, S p rin g e r-V e rla g , 1990.

[2], B o rk o w s k i A. e t in.; G rid -b a s e d m a p p in g fo r a u to n o m o u s m o b ile ro b o t. R o b o tic s a n d A u to n o m o u s S y ste m s, V o lu m e 11, N u m b e r I, M a y 1993.

[3], C ra ig 1.1., I n tro d u c tio n to R o b o tic s. M e c h a n ic s a n d C o n tro l, A d d iso n -W e s sle y P u b l., 1986.

[4], S z k o d n y T .; M a n ip u la to ry r o b o tó w p rz em y sło w y c h . M o d e le m ate m a ty c z n e'. S k ry p t P o l.

Śl. n r 1 530, G liw ice 1990.

[5], C .C o rd e ll G r e e n , A p p lica tio n o f T h e o re m P ro v in g to P ro b le m S o lv in g ; in B .L . W e b b e r, N .J .N ils s o n , R e a d in g s in A rtificial In tellig en ce, M o rg a n K a u fm a n n P u b lish e rs, 1981.

[⁶], R .F ik es , P .H a rt, N .N ils s o n , L e a rn in g a n d E x e c u tin g G e n e ra liz e d R o b o t Plans,, in B .L .W e b b e r, N .J .N ils s o n , "R e ad in g s in A rtificial In te llig e n c e , M o rg a n K a u fm a n n P u b lish e rs, 1981.

[7], G .G ira lt, M o b ile R o b o t , in M .B ra d y , L .G e rh a rd t, H .D a v id s o n , R o b o tic s a n d A rtificial In te llig e n c e ; S p rin g e r V e rlag , 1984.

(10)

33 6 A. F o rtu n a [8], L .B o iss ie r, M o d é lis a tio n d e l'E n v iro n n e m e n t et L o ca lis a tio n d u R o b o t M o b ile H IL A R E

p a r T e le m e trie L a s e r, L a b o ra to ire d 'A u to m a tiq u e et d 'A n a ly se d e s S y stèm es, T o u lo s e , 1 985, P ra c a d o k to rsk a .

[9], D .M ic h ie , O n M a c h in e In te llig e n c e , Ellis H o rw o o d L im ite d , 1986.

[1 0 ] K .S .F u , R .C .G o n z a le s , C .S .G .L e e , R o b o tic s: C o n tro l, S en sin g , V isio n a n d In te llig e n c e , M c G ra w -H ill B o o k C o m p a n y , 1989.

[1 1 ] A .F o rtu n a , " W y b ra n e p ro b le m y n aw ig ac ji in te lig e n tn y m r o b o te m m o b iln y m . P ra c a b a d a w c z a re a liz o w a n a w In sty tu c ie A u to m aty k i P o lite c h n ik i Ś ląskiej B W - 3 2 6 /R A u l/9 3 , te m a t 14. P ra c a n ie p u b lik o w a n a .

R e c e n z e n t: P r o f .d r h a b .in ż. J e rz y C yklis W p ły n ę ło d o re d a k c ji d o 3 0 .0 4 . 1994r.

A b s t r a c t

In th is p a p e r p ro b le m s o f n a v ig a tio n o f m o b ile ro b o t, w h ic h c o u ld n a v ig a te in tw o d im e n sio n a l sp a c e filled w ith sim p ly o b stacles, ro o m s, c o rrid o rs e tc a re p re s e n te d . A ro b o t s e n s o r sy ste m u se s la s e r ra n g e -fin d e r to a n aly se e n v iro n m e n t a n d lo c a liz a tio n o f a m o b ile ro b o t. In th e e n v iro n m e n t th e re a re s o m e o b jects called "lan tern ", w h ic h c o o rd in a te s a n d o rie n ta tio n re la te d to b a se c o o rd in a te sy stem a re k n o w n .

A r o b o ts lo c a liz a tio n sy stem c an d e fin e c o o rd in a te s a n d o rie n ta tio n o f th e ro b o t in th e e n v iro n m e n t u sin g m e a s u re m e n t o f d istan c e to tw o d iffere n t "lan tern " an d a n g le s re la te d to ro b o t c o o r d in a te sy stem . A n id e a o f th is m e th o d is sh o w n in fig .3. T h is m e th o d c a n b e u se d to a w id e c la ss o f m o b ile ro b o ts, b e c a u se m o st o f th em a re e q u ip p e d w ith ra n g e -fin d e r se n so r.

T h e lo c a liz a tio n o f a m o b ile r o b o t in th e e n v iro n m e n t c o m p u te d b y th is m e th o d is u n iq u ely d efin ed .

W h e n p re d e fin e d "lan te rn " a re invisible to a ro b o t s e n s o r sy stem , th e lo c a liz a tio n sy stem can u se o th e r o b je c ts, w h ic h c o o rd in a te s a n d o rie n ta tio n in e n v iro n m e n t a re k n o w n o r u se in ertial n a v ig a tio n m e th o d s.