Intelligent Robot Rullstol

More documents

Recommendations

Info

~ Intelligenta Robot Rullstolar ~ rar de varandra bra för att kunna upptäcka och undvika rörliga föremål i en tredimensionell värld. Deras data används även för att uppskatta MAid's position i omgivningen genom att datan beräknas i ett utvidgat Kalman filter. För att beräkningar ska kunna ske behöver filtret ha förkunskap om omgivningen. Dessa kunskaper jämförs sedan med de värden filtret får in, för att på så sätt kunna göra en bedömning av vart rullstolen befinner sig. I en tidigare obesökt omgivning kan man inte använda sig av detta filter då förkunskap om omgivningen saknas, man får istället förlita sig på de beräkningar som död-räkning systemet gör. Ovannämnda sensorer, förutom lasern, samt rörelsekommandona till rörelsekontrollen är tillsammans länkade till och från PC:n via en "field bus". Då lasern ger ut så mycket data är den kopplad direkt till PC:n via en seriell port. Både rullstolen och navigeringsprogrammet (PC:n) styrs med hjälp av joysticken. Via navigeringsprogrammet kan användaren välja vilket läge systemet ska arbeta i, ge kommandon samt målposition. Då systemet ska kunna användas av olika personer med varierande funktionsnedsättningar krävs det att det är flexibelt, så att det kan anpassas efter användarens behov. Bland annat kommer försök med talstyrning att göras. 3.2 Systemarkitektur Systemet är hierarkiskt uppbyggt med tre nivåer, baskontroll nivå, taktisk nivå samt strategisk nivå. Baskontroll nivån är den nivå i systemet som används på samma sätt av de högre nivåernas komponenter. Den taktiska nivån skiljer sig beroende på om NAN eller WAN är aktiverat, likadant är det med den strategiska nivån. Skillnaden ligger i att de två typerna av navigering använder sig av olika algoritmer. I figur 3 ser man de tre olika nivåerna, man har representerat skillnaderna i den taktiska och strategiska nivån genom att beskriva WAN, som den ljusare grå delen, och NAN, som den mörkare. Längst ner finns den gemensamma baskontroll nivån. Figur 3. MAid - Systemarkitektur På baskontroll nivån beräknas värdena av kontrollvariablerna som slutligen får rullstolen i rörelse. Den här nivån består i sin tur av två moduler, dels den som ansvarar för grundläggande kollisions undvikning samt att verkställa lokala nödsituationsmanövrar, dels den modul 7(12) range data range data (Vodo, ωodo)
~ Intelligenta Robot Rullstolar ~ som kontrollerar rörelsen. Rörelsemodulen får in rörelsevektor som beskriver målets värden för förflyttning och riktning, samt aktuella värden för förflyttning (translational) och vridning (rotational) (v,ω) för rullstolen. Rörelsevektorn konverteras till målvärden och från dessa värden samt de aktuella värdena från död-räkning systemet beräknas nya värden som sedan matas ut till motor/rörelse kontrollen. Modulen för att undvika kollison får in samma värden bortsett de från död-räkning systemet, istället får den in information från positions uppskattnings modulen. Modulen för att undvika kollision måste utifrån de värden den får in garantera att rullstolen inte krockar med något objekt. För att kunna göra det beräknar modulen tiden som återstår innan rullstolen krockar med objektet för alla objekt i omgivningen. Translational och rotational rörelserna är begränsade så att rullstolen kommer att stanna i tid. Modulen talar endast om huruvida rullstolen är på kollisionskurs eller inte. Vad som bör göras för att undvika kollison och hur, lämnas till de högre nivåerna. Som säkerhet har man dock lagt in nödsituations manöver, denna gör att rullstolen backar tillbaka en bit samma väg som den kommit, för att på så sätt ge tid till de högre nivåerna att lösa situationen. Anledningen till att man gjort denna säkerhetsåtgärd är att de beräkningar som sker på de högre nivåerna kan ta för lång tid att utföra innan det är för sent. En annan anledning är att det kan förekomma fel i de olika uppskattningarna som systemet gör angående exempelvis position, sådana feluppskattningar kan lätt leda till kollison. Rörelsemodulen och modulen för att undvika kollison kallas tillsammans för piloten och den får sina kommandon antingen från WAN eller NAN, som båda består av submoduler från de högre nivåerna. 3.3 NAN - narrow area navigation För att planera och genomföra en manöver i en liten, rörig omgivning använder sig MAid av konfigurationsrymds baserad planerare, rörelseplaneraren på strategiska nivån. Planeraren kräver start och mål konfiguration som består av position (x, y) och riktning θ. Startläget kan fås utifrån positions uppskattnings modulen men målet måste specificeras av användaren. I NAN modulen kan MAid använda sig av en karta över lokalen för att utifrån den kunna navigera. Baserat på MAid's kunskap om dess omgivning vid den tidpunkten då uppgiften specificeras, skapas en konfigurationsrymd som innehåller alla möjliga konfigurationer som MAid kan nå utan att kollidera. MAid söker sedan i denna rymd efter den optimala sekvensen som tar rullstolen från startpunkten till målet. Ett kriterium för att sekvensen ska vara optimal kan innebära att den ska vara den kortaste. Alltså söker planeringsalgoritmen efter den kortaste sekvensen. Den förs sedan vidare till planexekverings och positionskontrolls modulen. Där gås den igenom steg för steg och varje konfiguration konverteras till målvärden (v', ω') för förflyttning (oftast framåt) och sväng rörelserna. De förändringar som sker i omgivningen tas inte med i beräkningarna i konfigurationsrymden utan tas omhand av den underliggande modulen för att undvika kollison. Om en förändring har skett informerar den senare modulen rörelseplaneraren som uppdaterar sin kunskap och gör en omplanering utifrån de nya förhållandena. Det är viktigt att påpeka att NAN modulen inte klarar av att navigera i en snabbt föränderlig omgivning. För att klara detta använder sig MAid av WAN modulen. 3.4 WAN - wide area navigation WAN ansvarar för säker navigering i en miljö med mycket folk och snabba förändringar, där huvuduppgiften är att nå målet som användaren specificerat. WAN använder sig inte av någon karta varför den även fungerar i ett tidigare obesökt område. För att klara detta består MAid's kontrollsystem av tre komponenter, en algoritm för att upptäcka rörelser, en algoritm för att följa rörelser samt en algoritm för att beräkna undvikande kurs. Dessa tre algoritmer tar cirka 8(12)
Page 1 and 2: Artificiell Intelligens HKGBB0 Kogn
Page 3 and 4: Innehållsförteckning: ~ Intellige
Page 5 and 6: ~ Intelligenta Robot Rullstolar ~ k
Page 7: ~ Intelligenta Robot Rullstolar ~ a
Page 11 and 12: ~ Intelligenta Robot Rullstolar ~ s
Page 13: Referenser ~ Intelligenta Robot Rul

Intelligent Robot Rullstol

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?