19 апреля 2020г.
В некоторых случаях при перемещении шагающего мобильного BEAM робота, построенного на основе четырех-ядерной нейронной цепи (Рисунок 1), он начинает хаотически двигаться, что обеспечивает ему передвижение с наиболее полным покрытием определенной территории, то же самое наблюдается в случаях обхода им препятствий. Данное исследование включает в себя, в дополнение к рассмотрению параметров настройки, отображающих соответствующие хаотические переменные для кинематической системы BEAM робота, сравнения параметров нейронных цепей и параметров цепи Чуа. Эти параметры включают в себя нестабильный фокус и хаотических сигналы, имеющих двойные фазовые портреты в форме прокрутки соответственно.
Вопреки широко распространенному мнению, нехаотическое поведение может привести к генерации сложных траекторий мобильного BEAM робота. Такое поведение является нестабильным фокусом, который является репеллером, полученный с использованием определенного набора параметров из схемы Чуа.
Основной целью исследования является попытка выяснить, существуют ли наиболее частые зоны покрытия производительности BEAM робота (способность к самоорганизации), как и для различных наборов параметров схемы Чуа. Схема Чуа представляет интерес для нелинейных ученых из различных дисциплин, она включает в себя два конденсатора, одну индуктивность линейного резистора и нелинейный резистор, известный как диод Чуа, Рисунок 2, Рисунок 3.
Рассмотрим два индекса производительности используемые для оценки зоны охвата хаотического
мобильного BEAM робота, а
именно индекс производительности K который представляет собой отношение площадей, при траектории движения проходящей через наиболее общую рабочую область и индекс равномерности Е. Индекс производительности K, представляющий отношение участков траектории, проходящей через используемое пространство (Au), по всей рабочей площади (At).
K = Au / At (1)
В нашем примере рабочее пространство которое использует BEAM робот при прохождении мы делим на четыре зоны покрытия. Сложность хаотического движения увеличивается при многократном прохождении по траектории BEAM робота на границах рабочего пространства и при прохождении препятствий.
Робот должен работать на горизонтальной плоскости с движением, со следующими параметрами линейная скорость v (t) и направление θ (t), описывающий мгновенное линейное движение и w (t) скорость вращения КДПМ. Геометрия движения мобильного робота на декартовой плоскости приведена на Рисунке 3.
Математическая модель этого движения учитывает две управляющие переменные (v, w) и три переменные состояния: положение и ориентация робота (xr (t), yr (t), θ (t)):
Для того чтобы интегрировать схему Чуа в мобильного BEAM робота, мы рассмотрим следующие переменные состояния:
x1 = vc1 x2 = vc2 x3 = IL (3)
После приведения уравнения к) множеству уравнений цепи Чуа стали:
Следовательно, уравнение состояния хаотического мобильного робота после интегрирования множества уравнения схемы Чуа с математической моделью уравнения мобильного BEAM робота (4), мы получим следующую систему уравнений:
Соответствующие параметры отображения из 3-D хаотической цепи в 2-D один выглядит следующим образом:
Таблица 1: Отображение хаотические переменных кинематической системы BEAM робота, где θ соответствует углу ориентации мобильного робота.
|
Система
|
θ
|
|
Состояние 1
|
x1
|
|
Состояние 2
|
x2
|
|
Состояние 3
|
x3
|
Критерии оценки устанавливается в зависимости от цели применения. Так как мы хотели бы использовать робот, блуждая области без каких-либо карт, хаотическая
траектория
должна охватывать целые районы патрулирования настолько, насколько это возможно. В следующих двух критериев эффективности должны быть рассмотрены, чтобы оценить уровень охвата хаотического мобильного робота, а именно индекс производительности К и индекс равномерности E (1).
В соответствии с вышеизложенным рассмотрим область прямоугольной формы Рисунок 4, Общую площадь которого можно разделить на четыре части, обозначив Q=1, 2, 3, 4. Для каждого квадранта количественное измерение траектории движения можно
оценить с помощью следующего уравнения:
KQ = AuQ / AtQ (6)
КQ является индексом производительности из
Qth -го квадранта,
AuQ это область пересечения траектории в Qth - ом квадранте. В нашем случае мы имеем
Индекс равномерности Е в нашей ситуации может быть представлен:
Где
s: число типов, (в данном случае s = 4 четверти). E ограничено в пределах 0 и 1. Чем меньше вариаций в покрытии областей между видами, тем больше E.
Таким образом, в статье рассмотрены начальные теоретические предпосылки для дальнейшего практического исследования локомоторной деятельности BEAM мобильного робота, для построения модели хаотического передвижения с наибольшей зоной покрытия.
Список литературы
1.
Жолондиевский Э.Р. Схемы петлевых сетей из NvC и NvL нейронов введение понятий ведущая и ведомая двуядерная схема.//Наука вчера, сегодня, завтра—по материалам XXXVI международной научно практической конференции: научное издание/ Э.Р. Жолондиевский— СибАК.: сб. статей № 7(29) Новосибирск, 2016.—С. 80–87.
2.
Жолондиевский Э. Р. Датчики, используемые в связанных кольцевых сетях из нейронов Nvc.// Современная наука: актуальные проблемы теории и практики: научно практический журнал/ Э. Р. Жолондиевский — издательство «Научные технологии».: серия «Естественные и Технические науки» № 11 2016, ООО «Научные технологии»— С. 33–37.
