60 8

Odnośniki

Smutek to uczucie, jak gdyby się tonęło, jak gdyby grzebano cię w ziemi.
Art
wrzasnęła i instynktownie zasłoniła oczy dłońmi...
Zwyrodnienie plamki żółtej nie następuje w ciągu jednej nocy...
John chodził po nierównym stożku przez ponad godzinę, co chwila przestawiając dwuobiektywowe soczewki w szybce hełmu na coraz dłuższe okresy, aby spenetrować...
przedkładając z mównicy ekonomiczne nonsensy, niż uczciwi ludzie — starając się wykazać ich błędy...
- Jakkolwiek będzie - powiedział do Kathi Logan i do każdego, kto go słuchał - zamierzam stanąć w słońcu tak, aby to przeszkadzało tym ludziom w odszukaniu mnie...
Małe pociechy płacę wielkim żalem swoim Za tym nieodpowiednym pożegnaniem twoim...
access-list 101 deny TCP 172...
Moze w zwiazku z tym pozostaje notatka, która tu wypisuje z poznanskiej "Teczy" nr 43 z roku 1928: "W miasteczku Kuncewicze na pograniczu wschodnim powstala wsród Zydów...
\par cech, w kt\'f3rej badacze wyr\'f3\'bfniaj\'b9 elementy achajskie (nie wymienili\'9c-\par my tego dialektu w nazwanych wy\'bfej grupach, bo p\'f3\'9fniej nie...

Smutek to uczucie, jak gdyby się tonęło, jak gdyby grzebano cię w ziemi.

4.1
Model środowiska i robota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
8.4.2
Opis automatu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
8.5
Mechanizmy komunikacji i synchronizacji międzywarstwowej . . . . . . . . .
64
8.6
Moduł komunikacyjny
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
8.6.1
Pierwsza transmisja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
8.6.2
Kolejne transmisje
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
8.6.3
Implementacja mechanizmów komunikacji
. . . . . . . . . . . . . . .
68
8.7
Moduł aktualizacji mapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
8.8
Moduł przetwarzania trajektorii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
8.8.1
Właściwości trajektorii przesyłanej z komputera PC . . . . . . . . . .
69
8.8.2
Definicja jak najwierniejszego wykonania założonej trajektorii . . . .
70
8.8.3
Użyte struktury danych i zmienne sterujące
. . . . . . . . . . . . . .
71
8.8.4
Architektura modułu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
8.8.5
Etap wyznaczania wektora manewrów
. . . . . . . . . . . . . . . . .
73
8.8.6
Etap przebudowy trajektorii i aktualizacji zmiennych sterujących
. .
78
8.9
Modyfikacje jądra systemu legOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
8.9.1
Cel przeprowadzonych zmian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
8.9.2
Odczyt barwy podłoża za pomocą osobno podłączonego czujnika światła 82
8.9.3
Odczyt barwy podłoża i obsługa odometrii dla czujnika światła i czuj-
nika odometrycznego podłączonych wspólnie do jednego wejścia RCX
82
9
Wyznaczanie trajektorii algorytmem ewolucyjnym
84
9.1
Opis algorytmu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
9.1.1
Reprezentacja rozwiązania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
9.1.2
Inicjacja populacji
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
9.1.3
Operatory genetyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
9.1.4
Funkcja przystosowania
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
9.1.5
Sposoby reprodukcji
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
9.1.6
Sukcesja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
9.2
Uwagi na temat kodowania osobników
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
9.2.1
Rola zasięgu mutacji pozycji węzła . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
9.2.2
Rola mutacji sposobu łączenia węzłów
. . . . . . . . . . . . . . . . .
90
9.3
Dobór parametrów algorytmu ewolucyjnego
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
SPIS TREŚCI
iv
9.3.1
Ustalenie zasięgu mutacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
9.3.2
Wpływ krzyżowania
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
9.3.3
Wybór metody reprodukcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
98
9.4
Testowanie zdolności omijania minimów lokalnych przez algorytm ewolucyjny 100
9.5
Wnioski z symulacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
10 Wyznaczanie trajektorii algorytmem deterministycznym
102
10.1 Model matematyczny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
10.2 Opis algorytmu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
11 Porównanie algorytmów: ewolucyjnego i deterministycznego
108
11.1 Symulacje systemu nawigacyjnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
11.1.1 Symulacje współdziałania algorytmu wyznaczającego ścieżkę z algo-
rytmem omijania przeszkód . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
11.1.2 Badanie wpływu parametrów otoczenia . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
11.2 Porównanie właściwości algorytmu ewolucyjnego i A* . . . . . . . . . . . . . 112
11.2.1 Badanie złożoności obliczeniowej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
11.2.2 Dyskusja wyników
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
11.3 Porównanie właściwości algorytmu ewolucyjnego i A* dla metryki czasowej . 117
11.3.1 Badanie złożoności obliczeniowej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
11.3.2 Dyskusja wyników
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
12 Podsumowanie
121
A Płyta CD
125
Rozdział 1
Wstęp
Robot mobilny jest typem robota posiadającym zdolności lokomocyjne [19]. Jak każdy inny robot potrafi wykonać konkretne zadanie dla niego przeznaczone. Wybór rodzaju zadania i
środowiska, w którym zostanie ono wykonane, implikuje konstrukcję robota i program nim
sterujący. Typowym zadaniem przed którym staje wiele konstruowanych robotów mobil-
nych jest nawigacja. Pokonanie danej trasy może oznaczać przejechanie jej na lądzie, lub
przepłynięcie, jeżeli będzie to środowisko wodne.
1.1
Cel pracy
Celem pracy jest weryfikacja eksperymentalna właściwości algorytmów ewolucyjnego i deter-
ministycznego wykorzystywanych do wyznaczania trajektorii optymalnej robota mobilnego
w środowisku zmiennym w czasie.
1.2
Zakres pracy
Zakresem niniejszej pracy jest nawigowanie robotem mobilnym w środowisku zmiennym
w czasie. Zadanie, które przed nim stawiamy będzie więc polegało na pokonaniu ścieżki
od jednego założonego punktu do drugiego, z ominięciem nieznanych wcześniej przeszkód.
Trajektoria zostanie wyznaczona za pomocą algorytmów ewolucyjnego i deterministycznego.
Robot mobilny, zbudowany w oparciu o zestaw Lego Mindstorms, będzie poruszał się po
planszy składającej się z kwadratowych kafelków.
1.3
Przyczyny wyboru tematu pracy
Wyznaczanie optymalnej trajektorii jest jednym z głównych zadań nawigacji. Powszechne w
robotyce jest wykorzystanie do tego celu metod sieciowych takich jak np. graf widoczności
ROZDZIAŁ 1. WSTĘP
2