Inteligentné akčné stratégie pre autonómne mobilné systémy - PDF na stiahnutie zadarmo
1 Inteligentné akčné stratégie pre autonómne mobilné systémy Habilitačnú prácu predložil na Katedre elektrotechniky a informačných technológií na FernUniversität v Hagene Dr.-Ing. Michael Gerke z Herne
3 správy od robotiky Michael Gerke Inteligentné akčné stratégie pre autonómne mobilné systémy Shaker Verlag Aachen 2011
6 Rád by som poďakoval Nemeckej výskumnej nadácii (DFG) za to, že mi umožnila absolvovať akademický pobyt v zahraničí (výskumný grant GE 821/4-1) v USA. Až potom som mohol pracovať na výskumných problémoch, ktoré nie sú pre prax v Nemecku relevantné. Prajem DFG, aby mala vždy dostatočné možnosti financovania výskumných pobytov od mladších vedcov (mužov/žien). Stále musím spomenúť svoju rodinu: rád by som poďakoval svojim rodičom Helmutovi a Irene za celoživotnú podporu a láskavý záujem o moju akademickú prácu. Len tí, ktorí majú svoje vlastné deti, môžu približne odhadnúť silu a odvahu mojej manželky Sigrid, keď sme sa rozhodli ísť spolu do zahraničia. Som vďačný svojmu synovi Jonasovi (vtedy 3 roky) a dcére Jördis (vtedy 1 rok), ako aj mojej manželke za veľa hodín plných radosti a nových životných skúseností (ale aj malého stesku po domove) v San Diegu v Kalifornii, najkrajšom meste vesmíru . Herne v novembri 2002 IV
11, keď som konfrontovaný s novými myšlienkami a prístupmi, najmä v oblasti výpočtovej inteligencie. Okrem toho, samozrejme, dúfam, že so súvisiacimi popismi v širokom spektre prebudím určité pochopenie zložitých problémov autonómnych mobilných systémov a do hĺbky, že dokážem zainteresovanej strane poskytnúť počiatočnú pomoc (namiesto obyčajného odkazu na literatúru). San Diego, máj 1998 a Hagen, november 2002 Michael Gerke IX
12 Predhovor k 2. vydaniu Zatiaľ čo 1. vydanie tejto habilitačnej práce slúžilo primárne na akademické účely, súčasné 2. vydanie by malo byť sprístupnené aj širšej čitateľskej verejnosti v reakcii na viaceré žiadosti. Tu je potrebné vziať do úvahy, že nedostatok dostupnej literatúry v oblasti mobilných, autonómnych robotických systémov, ktorá slúžila ako motivácia pre pôvodné vydanie, sa medzitým uviedol do perspektívy. Toto druhé vydanie teraz môže slúžiť ako prehľad dôležitej vývojovej fázy v nedávnej minulosti bez toho, aby postupy, ktoré sú v nej citované, stratili svoj význam. Naopak: autor ich medzičasom ďalej rozvíjal a prispôsobuje sa v oblasti jeho aktuálnej výskumnej témy, letovej robotiky. Hagen, november 2010 Michael Gerke X
13 Obsah 1 Úvod História Mobilné systémy a ich navigácia Autonómia a inteligencia Fuzzy logika Neurónové siete Genetická optimalizácia Míľniky Kráčajúce stroje Falošný poník General Electric Štvornásobný CMU Hexapod Séria TITAN Špeciálny vývoj Kolesové systémy SRI: ShakeytheRobot Stanfordský vozík HILARE a HILARE II IX
14 NavLab II (CMU) Rover JPL Všesmerové vozidlá Aktuálny vývoj v Nemecku Chodiace stroje Robotický futbal Servisné roboty Senzorové systémy Scenáre Úvod Prieskum vesmíru DerPlanetMars misie Mars Planétové roverské vozidlá Vonkajšia navigácia Servisné roboty Mobilné roboty v sektore starostlivosti Navigácia v interiéri Autonómia a akčné stratégie Autonómni mobilní agenti Motivácia agentov Súvisiace predmety Modely agentov Základy navigácie Motivácia X
15 3.2 Úrovne hierarchie navigácie Komponenty navigácie Globálne plánovanie trasy Lokálne reaktívne vyhýbanie sa kolíziám Nová metóda optimálneho plánovania trasy: optický analóg Plánovanie optimálnych prevádzkových trás pre autonómne systémy mobilných robotov v prevádzkových oblastiach s nehomogénnym terénom Úvod Metóda šírenia lúčov Základné rovnice Homogénne médiá Príklady drsného prostredia Atraktívne a odpudivé Regióny Primitívna krajina Kritický príklad Ďalšie vylepšenia Komentáre a výhľady Metóda globálneho plánovania cesty: plánovač genetickej cesty Plánovanie genetickej cesty pre mobilných robotov Úvod Plánovač genetickej cesty Koncept Inicializácia XI
16 5.2.3 Genetické operátory Crossover Mutation Tightening V súťaži: Hodnotenie najschopnejších výsledkov a vyhodnotenie Inicializácia špecifická pre problém Rozšírený plánovač cesty Cielené vylepšenia Inicializácia Hodnotenie fitnes Postprocesing genetických riešení Požiadavka štíhlosti Preskúmanie krajiny Hybridný plánovač cesty Integrácia informácií o výške Konštrukcia hybridného plánovača Konvenčné vyhľadávanie trasy Optimalizácia genetickej cesty - Stratégia na zabránenie kolíziám Úvod Stratégia na zabránenie kolíziám FUZZY Komponenty na zabránenie kolíziám FUZZY Problémovo špecifický súradnicový systém Robot so zníženým prúdom XII
17 Fuzzifikácia FUZZY inferencia Defuzzifikácia Výber definitívnej trajektórie Transformácia v spoločných súradniciach Laboratórne testy Úvod Popis systému Predikcia kolízie na základe senzora Spracovanie obrazu D Spracovanie obrazu D Modelovanie a kalibrácia kamery Problém korešpondencie Vyvarovanie sa kolízií Fuzzy Experimenty Všeobecné informácie o inteligentných stratégiách Zhrnutie 267 XIII