بخشی از مقاله
خلاصه
ناوبری ربات از مهمترین مسایل در رباتیک می باشد. هدف ما در این مقاله ارائهی یک قانون هدایت کارآمد و مؤثر برای ناوبری روبات است. ناوبری تناسبی به صورت گستردهای در مقالات علمی هوافضا مورد بررسی قرار گرفته است. این مقاله روش نوینی را برای برخورد به اهداف متحرک ارائه میکند. روش ارائه شده قانون هدایتی ارائه می دهد که در آن سرعت نهایی برخورد به عنوان یک پارامتر مهم در نظر گرفته است. قوانین هدایتی از آنجا که ابتدا برای سامانههای هوابرد توسعه پیدا کردهاند هدف مورد نظر خود را مورد اصابت قرار میدهند اما یک روبات در پی برداشتن یا گرفتن هدف است، بنابراین هنگام رسیدن به هدف باید دارای موقعیت و سرعتی برابر موقعیت و سرعت هدف باشد.
.1 مقدمه
به کارگیری قوانین هدایت مختلف در طراحی مسیر ربات - یا هدایت ربات - مورد توجه بسیاری از محققان حوزه طراحی مسیر و ردیابی ربات در دو دهه اخیر بوده است[3][2] [1] از این میان روشهای مختلف هدایت تناسبی به لحاظ سادگی و عملکرد مطلوب توجه بیشتر به خود جلب کرده است.[6][5][4] قوانین هدایت در رباتها در بعضی موارد برای بازی تنیس، برای هدایت یک ربات یا بازوی مکانیکی برای گرفتن هدف، در هدایت ربات چرخدار و همچنین در رباتهای امدادگر استفاده شده است.
از جمله مواردی که ناوبری ربات به قوانین هدایت الزام میکند ردیابی - ناوبری - بدون برخورد است، به این معنی که بجای برخورد به هدف مورد نظر، آن را در فاصله مناسب حفظ کرده و ردیابی کند. به عنوان مثال در محدوده دوربین خود حفظ کند. قوانین هدایتی از آنجا که ابتدا برای سامانههای هوابرد توسعه پیدا کردهاند هدف مورد نظر خود را مورد اصابت قرار میدهند اما برای مثال یک بازوی مکانیکی در پی برداشتن یا گرفتن هدف است.
بنابراین هنگام رسیدن به هدف باید دارای موقعیت و سرعتی برابر موقعیت و سرعت هدف باشد. برای حل این مسئله [5] طراحی مسیر را به دو قسمت تقسیم کرده است در فاز اول بازوی مکانیکی توسط قانون هدایت تناسبی ایدهآل سر عملکننده را تا میانه راه جلو میبرد و پس از آن سوئیچ انجام شده و فاز دوم که ردیابی هدف است شروع میشود. طراح، نقطه سوئیچ بین دو روش را به گونهای انجام داده است که کمترین زمان برای رسیدن به هدف مورد نیاز باشد، انجام این کار مستلزم تخمین زمان برخورد خواهد شد. همین روند در [6] توسط هدایت تناسبی افزوده برای غلبه بر مانور هدف انجام شده است. [2]
روش هدایت خط دید را جهت هدایت ربات به کار برده است، در بخشی از کار خود روشی برای جلوگیری از برخورد، ردیابی هدف در فاصله مشخص انجام داده است، روش کار مقاله به این ترتیب بوده است که علاوه بر کنترل زاویه مسیر یا همان جهت سرعت، قانون کنترلی دیگری روی کانال طولی یا همان اندازه سرعت ربات پیادهسازی کرده است، این حلقه کنترلی مؤلفه سرعت ربات در راستای خط دید را به طور نمایی به سرعت هدف در همین راستا نزدیک میکند. با این وجود نویسنده اشاره گذرایی بر این مطلب داشته و به بررسی نقاط ضعف و قوت پیشنهاد خود نپرداخته است.
از آنجائیکه بسته به موقعیت اولیه و سرعت هدف و همچنین نوع حرکت نزدیک و یا دورشونده، زمان برخورد تغییر میکند بنابراین در این روش لازم است کنترل کننده سرعت ربات با توجه به مشخصات سرعت و موقعیت هدف برای هر سناریو تنظیم شود تا برابری سرعت ربات و هدف دقاًی در لحظه رسیدن این دو به هم باشد، چرا که در غیر اینصورت اگر زودتر از این لحظه برابری سرعت اتفاق بیفتد ربات به هدف نخواهد رسید و اگر هم دیرتر اتفاق بیفتد نابرابری سرعت منجر به برخورد بین آن دو خواهد شد.
.2 سینماتیک ربات و هدف در دو بعد و طراحی قانون هدایتی
در این نوشتار بر آنیم که با دخل و تصرف در هدایت ناوبری تناسبی آن را برای استفاده در رباتهایی که نیازمند سرعت نزدیک شوندگی صفر به هنگام برخورد هستند، بکار بگیریم.
