除塵競(jìng)賽機(jī)器人及其控制策略研究

機(jī)器人的運(yùn)行流程可以分為6個(gè)步驟：
1)機(jī)器人在1號(hào)房間內(nèi)進(jìn)行折返式遍歷，從起點(diǎn)出發(fā)向圖中左方前進(jìn)，遇到擋板180°返回，如此反復(fù)，直到檢測(cè)到2號(hào)房間門(mén)口的黑線為止，這樣可以確保1號(hào)房間的遍歷面積達(dá)到最大。
2)機(jī)器人進(jìn)入2號(hào)房間后，以圓柱型障礙物為中心，逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行一圈即可達(dá)到最大遍歷面積。
3)機(jī)器人從2號(hào)房間出來(lái)進(jìn)入3號(hào)房間時(shí)，由于4號(hào)房間是凸出的平臺(tái)，可以直接沿4號(hào)房間和斜坡的邊沿運(yùn)行，進(jìn)入4號(hào)房間，3號(hào)房間剩余的面積可以在返回時(shí)進(jìn)行遍歷。
4)由于4號(hào)房間是平臺(tái)，且必須遍歷平臺(tái)的三分之一以上的面積，4號(hào)房間的遍歷面積才有效，所以機(jī)器人在平臺(tái)上遍歷兩圈，首先，機(jī)器人沿著墻壁和平臺(tái)邊沿在平臺(tái)上進(jìn)行外圈的遍歷，然后在第二次遇到相應(yīng)的墻壁和平臺(tái)邊沿時(shí)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮笸?，進(jìn)行內(nèi)圈的遍歷達(dá)到較大的遍歷面積。
5)機(jī)器人從平臺(tái)下來(lái)以后再次進(jìn)入房間3，可以根據(jù)墻壁和障礙物的信息，對(duì)步驟3中剩下的面積進(jìn)行遍歷。
6)采用沿墻走策略安全回到起始點(diǎn)。
3．2 轉(zhuǎn)角控制
電子指南針為機(jī)器人的運(yùn)行提供角度信息，在實(shí)際應(yīng)用中，除塵機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)的角度有45°、90°、180°三種大角度。電子指南針模塊輸出0°～360°的角度信息，考慮到競(jìng)賽場(chǎng)地方向的不確定性，通常采用相對(duì)角度而非絕對(duì)值。即采用獲取當(dāng)前的角度值，然后預(yù)設(shè)要轉(zhuǎn)過(guò)的角度，對(duì)采集到的角度信息進(jìn)行查詢比較，當(dāng)?shù)竭_(dá)或超過(guò)預(yù)設(shè)角度時(shí)就停止轉(zhuǎn)角工作，進(jìn)入下一步的任務(wù)。在調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在轉(zhuǎn)角的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)連續(xù)打轉(zhuǎn)的非正常情況。經(jīng)過(guò)分析研究發(fā)現(xiàn)，主要原因是信息獲取的抖動(dòng)以及環(huán)境的影響，為此，將具體的預(yù)設(shè)角度擴(kuò)展為一個(gè)范圍，一般情況下機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度的原理如圖7所示。將具體的預(yù)設(shè)角度擴(kuò)展為一個(gè)范圍又引入了新的問(wèn)題，這是預(yù)設(shè)角度范圍存在從360°到0°突變，也就是經(jīng)過(guò)360°(0°)的臨界點(diǎn)造成的，預(yù)設(shè)角跨越臨界角度示意圖如圖8所示。