Робототехника.Фу, Ли, Гонсалес (962794), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Обучающаяся система планирования действий робота, названа РО! Р-1, была предложена в работе [279). Система использует аналогию между текущей незапланированной задачей и любыми известными сходными задачами для сокращения поиска решения, Для внутреннего представления задач в этой системе вместо логики предикатов используется семантическая сеть, Вначале в качестве знаний, основанных на простом опыте, в систему заводится ряд примеров типовых задач. Для определения сходства между двумя задачами используется аналогия, которая определяется семантической процедурой соответствия. Алгоритм соответствия определяет семантическую «близость», самую маленькую величину (самое близкое значение). Основанный на семантическом определении соответствия прошлый опыт применяется для формирования плана-кандидата.
Затем проверяются предусловия операторов каждого плана-кандидата на применимость их к текущему состоянию рабочего пространства. Если план не применим, он исключается из списка кандидатов. В результате проверки на применимость может оказаться несколько возможных планов-кандидатов. Эти планы-кандидаты упорядочиваются согласно их оценкам семантических соответствий. План с наименьшим значением семантического соответсгвия имеет высший приоритет и должен располагаться в начале списка кандидатов.
Конечно, если ии один кандидат не найден, система заканчивает работу аварийным остановом. Моделирование с помошью системы РНЕР-1 на ЭВМ показало значительное улучшение процесса планирования, которое касается не только скорости планирования, но и способности формирования сло>кных планов на основе типовых обучающих примеров. 10.8. ПЛАНИРОВАНИЕ ЗАДАЧИ ДВИЖЕНИЯ РОБОТОВ Предназначенные для роботов планировщики, рассмотренные в предыдущем разделе, требуют описания только начального и конечного состояний данной задачи.
Эти системы планирования обычно не определяют подробно движения робота, необходимые для выполнения операции, а формируют такие команды, как Р1СКПР(А) и БТАСК(Х, У), нс определяя траекторию движения робота. Однако в обозримом будущем планировщики задач должны давать более подробную информацию о промежуточных состояниях, чем та, которую сейчас эти системы выдают. От них будет требоваться создание намного более подробной программы движения робота. Другими словами, планировшик задачи должен быть способен преобразовать детализацию на уровне задачи в детализацию на уровне манипулятора.
Для выполнения этого преобразования планировщик задачи 55! должен иметь описания объектов, подлежащих манипулированяю, рабочего пространства, где выполняется задача, схемы выполнения роботом задачи, начального состояния рабочего пространства и желаемого конечного (целевого) состояния. На выходе планировщика задачи должна быть программа достижения роботом конечного состояния из определенного начального состояния. Планирование задачи осуществляется в 3 этапа: моделирование, детализация задачи и синтез программы движения мани.
пулятора, Модель рабочего пространства, в котором выполняется задача, должна содержать следующую информацию 1) геометрическое описание всех объектов и робота; 2) физическое описание всех объектов; 3) кинематическое описание всех связей; 4) описание робота и характеристик сенсоров. Модели состояний задачи должны включать взаимное расположение всех объектов и связей в модели рабочего пространства. планировщику задачи информацию, требуемую для планирования движений манипулятора. Эта информация является внешним ограничением. Многие физические характеристики объектов играют важную роль при планировании операций робота.
Например, от массы и моментов инерции зависит скорость передвижения деталей или величина силы, которую надо приложить, чтобы их поднять и перенести. Другим важным аспектом является очувствление. Для планирования задачи зрение дает возможность 10.8.1. Моделирование Геометрическое описание объектов является важной частью модели рабочего пространства. Основным источником информации о геометрических моделях являются системы автоматизированного проектирования (САПР) и техническое зрение. Имеются три основных типа схем представления трехмерных объектов 1247): 1) граничное представление; 2) шаблонное представление; 3) объемное представление.
Объемное представленяе объекта может задаваться тремя способами: 1) занимаемой пространственной областью; 2) разбиением на элементарныс ячейки; 3) пространственной геометрией воспроизведения объектов (ПГВО). Для задач планирования была предложена пространственная геометрия воспроизведения объектов, основной идеей которой является построение сложных тел из нескольких типов простых с помощью набора операций. Объект на рис.
10.19, а может быть описан с помощью структуры, приведенной на рис. 10.19, б. Возможные движения объекта ограничиваются наличием других объектов в рабочем пространстве, и форма ограничений зависит от формы объектов. По этой причине планировщику задачи необходимы геометрические описания объектов. Имеются дополнительные ограничения на движение, накладьваемые кинематической структурой самого робота, Кинематические модели дают 552 1зис. 10.19, Пространственная геометрия воспроизведения объектов. Атрибуты А и П; длина, нуирина, высота Атрибуты Л и В; длина, марина, высота Атрибуты С. радиус, высота.
Набор оаераторов-свилен. Ц вЂ” объединение, П вЂ” иересетыше, — разность. роботу с некоторой точностью получать информацию о расположении объектов; силовое очувствление допускает использование упругой податливости; тактильное очувствление позволяет реализовать обе возможности. Помимо очувствления необходимо описывать много индивидуальных характеристик манипуляторов, например граничные значения скорости и ускорения и точность позиционирования каждого из сочленений. 10.8.2.
Подробное описание задачи Состояние модели определяется взаимным расположением (конфигурациями) всех объектов в рабочем пространстве; задачи обычно определяются последовательностью состояний модели рабочего пространства, Для определения взаимного расположения можно использовать, во-первых, САПР (для распо- 553 ложения моделей объектов в желаемые конфигурации), во-вторых, робот (для определения его конфигураций и расположения частей объектов) и, в-третьих, пространственные символические связи между частями объекта (для введения ограничений на конфигурации объектов). Первые две возможности позволяют создавать численные описания конфигураций, которые трудны для интерпретации и модификации. В последнем случае конфигурация описывается набором символических пространственных связей, которые необходимо соблюдать между объектами в этой конфигурации, Поскольку состояниями модели являются наборы конфигураций и подробное описание задачи определяется последовательными состояниями, выражаемыми символическими пространственными связями конфигураций, то мы в состоянии определять задачи.
Прешюложим, что в модель входят имена и свойства объектов. Первым шагом процесса планирования задачи является преобразование символических пространственных связей между свойствами объектов в уравнение параметров конфигураций объектов в этой модели. Затем эти уравнения должны быть насколько возможно упрощены, чтобы можно было определить ранги конфигураций всех объектов.
Во время синтеза программы также используется символическая форма связей. !0.8.3. Синтез программы движения манипулятора Синтез программы манипулятора на основе подробного описания задачи является решающим этапом планирования. Основные шаги этого этапа следующие: планирование захвата, планирование движения и обнаружение ошибок.
Программа, полученная в результате синтеза, состоит из команд захвата, нескольких видов определения движения и тестов на ошибки. Обычно эта программа составлена на роботоориснтированном языке для определенного манипулятора и допускает многократное использование без предварительного перепланирования. 10.9. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЗАДАЧ 10.9.1. Символические пространственные связи Основными этапами получения из символических пространственных связей ограничений на конфигурации являются; 1) Определение системы координат для объектов и частей объектов.
2) Определение уравнений параметров конфигурации объекта по каждой пространственной связи. 3) Объединение уравнений для каждого объекта. 554 4) Решение уравнений для параметров конфигурации каждого объекта. Рассмотрим пример, приведенный на рис. 10.20; РАТАСЕ В!ос!с 1 ((, ада!пз! 1з) апс( (гг апа(пз( !",) '(разместить блок 1 так, чтобы грань 1з располагалась напротив грани (з и грань.)г — напротив грани 1,). Требуется получить набор уравнений, которые связывают конфигурацию блока 1 с извсстной конфигурацией блока 2, т.
е. грань 1з блока 2 должна быть напротив грани (з блока 1, а грань 1г блока 2 — напротив грани 1, блока 1. зхиага У Рис. 10.20. Иллюстрация пространственной связи между обьектами. 0 1 0 0 — 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 — 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1з= 0010 1 1 1 1 Пусть (зч(х(0) — матрица преобразования, описывающего поворот на угол 0 вокруг оси х, 1гапз(х, у, г) — матрица перемещения вдоль осей х, у и г и М вЂ” матрица поворота вокруг оси д, причем М = М вЂ ', Каждая связь типа напротив между двумя гранями, например гранью ! объекта А и гранью л объекта В, дает следующее ограничение на конфигурацию двух объектов: А = ) М !чз1х (О) (О, у, г) йВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
