Robot AI

Алгоритмы поведения - Ориентация

2. Ориентация робота в пространстве

     Для автономного универсального робота проблемы ориентации и перемещения в окружающем пространстве являются одними из ключевых. Робот должен не имитировать разумное поведение, а по-настоящему быть разумным. Он должен осознавать - где он находится, каковы особенности данного места и как из точки "А", при необходимости, можно попасть в точку "Б" за минимальное время или покрыв минимальное расстояние.
     Наличие продвинутой системы ориентации, позволит роботу планировать свои действия по перемещению в пространстве, просчитывать оптимальный маршрут движения, собирать и использовать информацию об окражающих местность препятствиях, что в конечном итоге, позволит ему выполнять полезную функциональную нагрузку.
     Попробуем разобраться с особенностями поведения мобильного робота в изначально неизвестной для него статической среде (следующий шаг – в условиях динамично меняющейся обстановки).
     Хочу сразу оговориться, что не смотря на наличие «продвинутых» технологий вроде систем технического зрения вкупе с системами распознавания образов, систем глобального позиционирования и других, я поставил перед собой задачу наработки поведенческих алгоритмов для робота, оснащенного минимальным набором аппаратных средств (например, единственным сенсором расстояния). Я решил не использовать даже такую полезную вещь как магнитный компас. Наш робот не должен зависеть ни от каких внешних вспомогательных факторов. Человеку, например, для ориентации в своей квартире компас не нужен : )
     Я не отвергаю использование дополнительного оборудования (того же компаса) для более точного позиционирования робота при отработке команд движения. Однако, я склонен рассматривать это оборудование как дополнительные компоненты системы двигателей наравне с тахометрами, одометрами и т. д. В алгоритмах ориентации на местности они участия принимать не будут.
     Для того, чтобы лучше погрузиться в предметную область и придумать хороший (быстрый и точный) алгоритм идентификации своего положения в пространстве для робота с одним сенсором, необходимо попытаться увидеть мир его глазами. Этот мир очень специфический. Я себе его представляю так :

1. Робот с контактным сенсором – человек в темной комнате с завязанными руками (без рук). Он идет пока не ударится о стену. Может следовать вдоль препятствия, периодически о него ударяясь.
2. Робот с сенсором расстояния небольшой дальности – человек в темной комнате с развязанными руками. Он может двигаться, не сталкиваясь с препятствиями и узнавать о характере препятствий вокруг себя на расстоянии вытянутой руки.
3. Робот с дальнобойным сенсором расстояния – человек в темной комнате с фонариком (лазерной указкой). Он может оценивать расстояние до противоположных стен, оставаясь на месте.

Чтобы сориентироваться в пространстве, нужно выделить какие-то уникальные особенности данного места. То, чем оно отличается от других. Освещенность и цвет мы узнать не можем. Но можем узнать и запомнить размеры помещения, его форму и взаимное расположение предметов внутри него. И впоследствии использовать эту информацию для планирования своих действий.