逃離行為 - 智能吸塵機(jī)器人設(shè)計方案

　　逃離行為時一種彈道式行為，執(zhí)行三步操作：后退，旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)。該行為具有三個參數(shù)，分別對應(yīng)三步操作的執(zhí)行時間長度：t-backup，t-spin，t-forward。逃離行為以有限狀態(tài)機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)，每個操作對應(yīng)行為的一個狀態(tài)，因此，行為的命令請求完全取決于行為的狀態(tài)。當(dāng)行為進(jìn)入某個狀態(tài)的時候，開始為該狀態(tài)進(jìn)行計時；一旦經(jīng)過了指定的時間，該行為就會轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)。
逃離行為的初始狀態(tài)為開始狀態(tài)start，此逃離行為不會執(zhí)行任何操作，直到機(jī)器人與某物體發(fā)生碰撞后，該狀態(tài)轉(zhuǎn)換為后退狀態(tài)back-up，經(jīng)過t-backup后，后退狀態(tài)結(jié)束，行為開始進(jìn)入左轉(zhuǎn)spin-lift或者右轉(zhuǎn)spin-right狀態(tài)，這兩種狀態(tài)都能夠控制機(jī)器人向相應(yīng)的方向進(jìn)行t-spin秒的原地旋轉(zhuǎn)操作。當(dāng)旋轉(zhuǎn)完成后，此時，機(jī)器人將會執(zhí)行t-forward秒的前進(jìn)操作，然后返回至開始狀態(tài)。如圖3所示。

　　2．5 防堵轉(zhuǎn)行為

　　在增益參數(shù)為正值的情況下，蔽障行為能夠在右側(cè)紅外接近傳感器的感知信號有效的控制機(jī)器人向左前方行駛；反之相同。按照這種工作方式，蔽障行為能夠使機(jī)器人避開所遇到的障礙物。如果增益參數(shù)的值為負(fù)值，機(jī)器人將會向正對障礙物的方向行駛。增益參數(shù)g的幅值大小決定了機(jī)器人運(yùn)行軌跡的曲率半徑大小。

　　2．6防靜止行為

　　虛擬靜止檢測傳感器只要通過軟件實(shí)現(xiàn)即可。機(jī)器人在運(yùn)動時各傳感器的輸出信息都可能在不停地變化，而一旦停止運(yùn)動，所有傳感器的輸出信息都將保持不變。

　　機(jī)器人的功能和運(yùn)行方式?jīng)Q定了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

　　2．8 差速驅(qū)動

　　差速驅(qū)動底盤通過控制2個驅(qū)動輪之間的運(yùn)動差異來控制機(jī)器人的整體運(yùn)動。無論多么復(fù)雜的運(yùn)動都可以分解為平移運(yùn)動和原地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。圖5為差速驅(qū)動模型，描述了2個驅(qū)動輪的速度同機(jī)器人曲率半徑之間的關(guān)系，曲率半徑為rL=VLW／(VR一VL)。當(dāng)兩個驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)速度完全相同時．半徑rL的值將趨于無窮大，此時機(jī)器入沿直線行駛的過程可以理解為機(jī)器人沿某個半徑為無窮大的圓的旋轉(zhuǎn)過程；當(dāng)左輪速度為O時，rL等于0，機(jī)器人將會圍繞左輪進(jìn)行原地旋轉(zhuǎn)操作，此時vL=v，Vr=wW+v；當(dāng)左右2個輪子的速度相同而符號相反時，機(jī)器人將會圍繞著自己的中心位置進(jìn)行原地旋轉(zhuǎn)(rL=w／2)。差速驅(qū)動機(jī)器人可以圍繞2個驅(qū)動輪軸心連線上的任意一點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作(包括機(jī)器人本體外的點(diǎn))。負(fù)半徑表示機(jī)器人沿弧線方向逆時針行駛；正半徑方向表示沿弧線方向順時針行駛。