Сортировка объектов с помощью  мобильных LEGO роботов.

Постановка задачи

Одной из важных проблем существующих современных мобильных роботов (МР), является определение формы объектов и различные действия над ними. Для успешного определения объекта и дальнейшей сортировки бортовая система робота должна уметь правильно распознать объект, и при этом совершить необходимые действия для сортировки полученных данных.

Важными свойствами системы управления мобильным роботом (МР) является способность к обучению и адаптации, т.е. способность генерировать последовательность действий для решения поставленной цели, а также подстраивать свое поведение под изменяющиеся условия окружающей среды.

При решении задачи сортировки особое внимание следует уделить вопросу обеспечения устойчивости конфигураций при наличии динамических ошибок, а также ограничений на ресурсы управления. Обеспечение устойчивости конфигурации является разработка надежного алгоритма поведения МР при езде по линии, при распознавании объектов и при их сортировке.

Цель работы

Дано поле (рис.1), робот должен выйти из старта и прибыть в зоны расположение шариков, где он должен распознать и с помощью захвата поднять шарик на борт, который нужно расположить в специальные корзинки (рис .2).Объекты для сортировки могут относиться к трем цветам (синий, красный и желтый), которые нужно отсортировать к заранее заданному положению.

Рис.2 Внешний вид корзинки

Рис.1 Поле

Необходимые условия при разработке алгоритмов для езды по линии, распознавания объектов и для их сортировки.

· Автономность

· Быстродействие системы

· Точность

· Плавность хода

· Надежность

· Простота

Решение

Мобильный робот собран из кибернетического конструктора LEGO Mindstorms NXT 2.0. Программирование разработанных алгоритмов осуществлялось с использованием программной платформы Bricx NXC.

В качестве примера мобильного робота была создана модель сортировщика (рис.3) с использованием 3-х серводвигателей, 2-х датчиков света (для езды по линии) и RGB (для определения цвета шариков) датчика.

Рис.3 Модель мобильного робота

Основной проблемой конструирования МР было создание захвата и сброс шариков, ведь эта конструкция должны обладать как захватом, так и спуском шариков в корзинки на одном двигателе. Это осуществляется с помощью так называемого переключателя. Он меняет захват с направление вращения (рис. 4).

Рис.4 Переключатель

Езда по линии – разработка алгоритма движения, основана на P – регуляторе, вследствие этого обеспечивается высокая надежность и высокая скорость перемещения МР по полю.

Алгоритм распознавания объектов включается строго в заданных местах, и представляет собой определение определения цвета шарика.

После определения цвета шарика в заданной точке, происходит сравнение с заранее измеренными значениями и далее робот приступает к сортировки

Плюсы:

Программа подходит для компиляции в NXT контроллер, что позволяет модели работать автономно, без использования компьютера.

Быстродействие системы и высокая точность.

Более высокая точность работы, не желе с другими языками программирования.

Высокая надежность выполнения алгоритма программы.

Минусы:

Различные значения при различной освещенности.