Fuzzy reactive control of wheeled mobile robot

• Autorzy: Hendzel Z.

Warianty tytułu

PL

Rozmyte sterowanie odruchowe mobilnego robota kołowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper proposed a sensor based navigation method with a fuzzy combiner for navigation of a mobile robot in uncertain environments. We discuss a fuzzy approach to path design and control of simple individual behaviours of a wheeled mobile robot in an unknown 2D environment with static obstacles. A strategy of reactive navigation is developed including three main behaviours: reaching the middle of a collision-free space behaviour, goal-seeking behaviour and wall-following behaviour. These simple individual behaviours are achieved by means of fuzzy inference systems. It is assumed that each low-level behaviour has been well developed at the design stage and then fused by the fuzzy combiner of behaviours to determine proper actions acting on the environment at the running stage. The fuzzy combiner can fuse low-level behaviours so that the mobile robot can go for the goal position without colliding with obstacles. The fuzzy combiner is a soft switch that chooses more than one low-level action to be active with different degrees through fuzzy combination at each time step. The output of the navigation level is fed into a fuzzy tracking controller that takes into account the dynamics of the mobile robot. A computer simulation have been conducted to illustrate the performance of these proposed fuzzy combiner of behaviours by a series of experiments on an emulator of the wheeled mobile robot Pioneer-2DX.

PL

W pracy analizuje się zagadnienie nawigacji odruchowej mobilnego robota kołowego w nieznanym otoczeniu. Przedstawiono rozmyte podejście do projektowania trajektorii ruchu i sterowania prostych indywidualnych zachowań mobilnego robota kołowego w nieznanym środowisku dwuwymiarowym ze statycznymi przeszkodami. Stategię odruchowej nawigacji zastosowano do realizacji trzech elementarnych zachowań: osiągnij środek wolnej przestrzeni, idź do celu, podążaj przy ścianie. Powyższe elementarne zachowania zrealizowano stosując układy z logiką rozmytą. Zakłada się że każde z elementarnych zachowań realizowane przez niższy poziom sterowania jest poprawnie zaprojektowane, a ich koordynacja odbywa się na wyższym poziomie hierarchii sterowania przez rozmyty układ koordynacyjny, którego zadaniem jest wygenerowanie właściwych sterowań umożliwiających realizację zadania nawigacji. Rozmyty układ koordynacji elementarnych zachowań łączy te zachowania generując zadaną trajektorię ruchu wybranego punktu mobilnego robota kołowego. Trajektoria ta jest realizowana przez układ niskiego poziomu sterowania ruchem nadążnym mobilnego robota kołowego uwzględniającym dynamikę obiektu sterowania. W celu weryfikacji zaproponowanego rozwiązania przeprowadzono symulacje komputerowe na emulatorze mobilnego robota Pionner-2DX.

Słowa kluczowe

EN

behaviour control; fuzzy logic; wheeled mobile robots

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 42 nr 3
• Strony: 503--517
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Hendzel Z.

• Department of Applied Mechanics and Robotics, Rzeszów University of Technology

Bibliografia

• 1. Arkin R.C., 1998, Behaviour-Based Robotics, The MIT Press
• 2. Benreguieg M., Maaref H., Barret C., 1998, Navigation of an autonomous mobile robot by coordination of behaviors, Proceedings of 3rd IFAC Symposium on Intelligent Autonomous Vehicles, Madrid, Spain, 589-594
• 3. Berenstain J., Koren J., 1989, Real-time obstacle avoidance for fast mobile robots, IEEE Transaction on Systems, Man, and Cybernetics, 19, 5, 1179-1186
• 4. Driankov D., Saffiotti A., Edit., 2001, Fuzzy Logic Techniques for Autonomous Vehicle Navigation, Springer-Verlag
• 5. Giergiel J., Hendzel Z., Żylski W., 2000, Adaptive fuzzy controller of wheeled mobile robot, Proc. of the 5-th Conference Neural Networks and their Applications, Zakopane, 395-400
• 6. Giergiel J., Hendzel Z., Żylski W., 2002, Modelling and Control of Wheeled Mobile Robots, WNT, Warsaw (in Polish)
• 7. Hendzel Z., 2003, Neural network reactive navigation and control of wheeled mobile robot, In: Advances in Soft Computing, Rutkowski, Kacprzyk, Eds., Phisica-Verlag
• 8. Hendzel Z., 2004, Fuzzy combiner of behaviors for reactive control of wheeled mobile robot, In: Advances in Soft Computing, Rutkowski, Kacprzyk, Eds., Phisica-Verlag, to be appear
• 9. Hendzel Z., Żylski W., 1997, Neural net mobile robot controller, CAEtechniques, Proceedings of 3rd International Scientific Colloquium, Rzeszów, 361-368
• 10. Latombe J.C., 1991, Robot Motion Planning, Kluwer Academic Publishers
• 11. Lin C.T., Chung I.F., 1999, A reinforcement neuro-fuzzy combiner for multiobjective control, IEEE Transaction on Systems, Man. and Cybernetics, 29, 6, 726-744
• 12. Verbruggen H.B., Zimmermann H.J., Babuska R., Edit., 1999, Fuzzy Algorithms for Control, Kluwer Academic Publishers
• 13. Zalzala A.M.S., Morris A.S., 1996, Neural Networks for Robotic Control, Ellis Horwood
• 14. Żylski W., 2002, Kinematics of behaviour of wheeled mobile robot, Proceedings of the XVIII-th Conference on The Theory of Machines and Mechanisms, Scientific Papers if the Institute of Machine Design and Operation of the Wroclaw University of Technology, 85, Wroclaw, 417-422 (in Polish)