三连杆运动蛇形结构与浮动蛇形结构相似,但每个连杆的横向运动受到限制。中间连杆的约束阻止了系统的横向移动,因此,像差动驱动小车一样,运动蛇只有向前和旋转的连接矢量场。这些向量场具有奇点,这是约束之间相互作用的结果。运动蛇的两种步态在形状空间中描绘出相同的曲线,但起点不同。由于改变起始点会改变前进和旋转运动的顺序,两种步态产生的净位移明显不同。
这项工作开发了扫雷目标区域的关键技术,无论是在浅水、陆地上,还是在它们之间的界面上。扫雷的关键第一步是找到地雷。寻找地雷是一项危险而昂贵的任务。使用机器人可以立即避开危险,降低成本,并有可能加快过程。在扫雷中,机器人必须通过地雷探测传感器,越过可能隐藏地雷的区域的所有点。为了做到这一点,机器人必须穿过一个精心规划的路径通过目标区域。这项工作的目标是开发智能算法,保证机器人完全覆盖目标区域,或目标高度集中的部分区域。这项工作还强调,智能算法不一定需要很高的计算预算,因此可以在廉价的户外移动机器人上运行。因此,我们正在开发新的廉价的户外移动机器人,并在这些机电一体化系统上编码我们的算法。
与其尝试设计复杂的全局控制律,不如在局部区域上定义简单得多的控制策略。组合这些相对简单的策略可以在策略域的并集上得到一个分段连续的向量场。在机器人的自由构型空间的局部区域上定义一个与构型相关的向量场来指定策略,该向量场称为单元。根据这个向量场和机器人当前状态的知识,确定控制输入,使闭环动态流向单元内指定的策略目标集
通过一个策略的域到包含第一个策略目标集的第二个策略的域之间的转换,导出了一种离散的转换关系,这种转换关系可以用图表示。在线规划,以及在变化条件下的重新规划,在图上变得更容易处理,允许我们使用许多离散的规划工具来处理这个本质上连续的问题。通过按照离散规划器确定的顺序对局部策略排序,闭环动力学诱导离散计划所需的离散过渡。整个混合(切换)控制策略响应系统扰动而不需要重新规划。面对不断变化的环境条件,离散图允许快速在线重新规划,同时继续尊重系统约束。
通过这样的规划与控制耦合,混合控制系统在控制策略的离散空间中进行规划;因此,这种方法与传统技术有所不同。“细”的路径或轨迹从未被明确规划;相反,闭环动力学诱导的轨迹沿着主动策略定义的矢量场流动,该矢量场根据离散规划器确定的顺序选择。与策略集合相关联的离散图上的规划对应于相关本地策略域内的“厚”配置集。