LI CAM ĐOAN
2. 2S phát tri nc ủa th giác máy tính
3.2.3 Ph ng pháp Vecto Field Histogram (VFH)
Vectoă Fieldă Histogramă (VFH)ă đ ợc giới thiệu b i Borenstein và Korem [14] là ph ngăphápătránhăṿt c n mà sử dụng biểuăđồ l ới hệ tọaăđộ Đề Các hai chiều (histogramăgrid)ăđể mô t môiătr ng. Biểuăđồđ ợc c̣p nḥt liên tục nh những dữ liệu kho ngăcáchăđoăđ ợc b i c m biến.ăTrongăph ngăphápăVFHăcóăbaăb ớc thực hiện chính:
Bước 1: Xơyădựngăbiểuăđồăl ớiăhệătọaăđộăĐềăCácăhaiăchiềuăvềămôiătr ng
Bước 2: Từăbiểuăđồăl ớiăhaiăchiều,ăchọnăvùngăcửaăsổăho tăđộngăxungăquanhă robotă từă đóă rútă raă biểuă đồă biểuă đồă cựcă mộtă chiềuă từă biểuă đồă vùngă cửaă sổă đ ợcăchọn.
Bước 3:ăTínhătoánăđiềuăkhiểnăgócălái.
i) Xây dựng biểu đồlưới hai chiều
Trongăb ớcăđầu tiên củaăph ng pháp VFH là t o ra biểuăđồ l ới 2 chiều về môi tr ng xung quanh vị trí tức th i của robot và biểuăđồnƠyăđ ợc chia thành những ô l ớiămƠăđ ợcăđặt tên là vùng biểuăđồ l ới C. Mỗiăôăl ới mang 2 thông tin là vị trí ô l ới so với robot và giá trị chắc chắn (certainty value) biểu thị độ chắc chắn về kh nĕngăṿt c n nằmătrongăkhôngăgianăôăl ớiăđóănh ăhìnhă3.12.ă
33
ii) Xây dựng biểu đồ cực một chiều
b ớc hai thì biểuăđồ hai chiều củaămôiătr ng sẽđ ợc rút gọn về biểuăđồ cực một chiều biểu thị những thông tin về ṿt c n. Trong vùng biểuăđồ l ới � ta chọn một cửa sổ vuông �∗ chứa ôă l ớiă vƠă cóă kíchă th ớcă béă h nă� nhằm thu nhỏ ph m vi vùng mô t . Tâm cửa sổ�∗ là vị trí của robot và sẽ di chuyển khi robot di chuyển. Biểuăđồ cực một chiều biểu thị mối quan hệ về kho ng cách giữa robot với ṿt c nătrongămôiătr ng xung quanh, kho ngăcáchănƠyăđ ợc tính từ giá trị các ô l ới trong mộtăcungă(sect )ăvớiăđộ m α0 nh ăminhăhọa trong hình 3.13.
Chuyển vùng cửa sổ tích cực � ∗ thành biểuăđồ cực H với giá trị của các ô tích cực trongăl ớiăđ ợcăđ i diện b i một vecto c nă(obstacleăvecto),ăh ớng củaăvectoăđ ợc xácăđịnh b i góc từôăxemăxétăđếnăđiểm trung tâm robot nh ătrongăhìnhă3.14.ă
34
Hình 3.14. ảướng và biên độ của một vecto c n.
Giá trịh ớngăvƠăbiênăđộ của một vecto c năđ ợcătínhănh ăsau:
, = tan−1 − 0
− 0 (3.10)
, = ∗,2 − 2, (3.11)
Với (x0, y0 ) là vị trí của robot , : vị trí củaăôăl ới thứ ,
, :ăh ớng từđiểm ( , )đếnăđiểm VCP
,
∗ : giá trị chắc chắn của ô , trong vùng cửa sổ�∗.
, : kho ng cách từ ô tích cực , đến VCP , : là những hằng sốd ng
, :biênăđộ của vecto c n t i ô ,
Giá trị chắc chắnă(certaintyăvalue)ăđ ợc sử dụngăđểđ m b o rằng t iăvùngăđóătồn t i ṿt c n, không ph i là nhiễu từ các c m biến. Trong quá trình robot di chuyển các giá trị nƠyăđ ợc c̣p nḥt liên tục sau mỗi lần c m biến phát hiện ṿt c n.ăBiênăđộ của vector lực c n tỉ lệ với kho ng cách − , càng lớn khi robot gần với ṿt c n. Hằng sốa,ăbăđ ợc chọn sao cho − = 0, là kho ng cách từ robot tới ô
35 l ới xa nhất.ăĐộ lớn vecto c n , = 0đối với ô xa nhấtăvƠătĕngădần với những ô gần robot.
Mỗi mộtăôăl ới sẽ nằm một cung khác nhau với góc m α,ătrongăđóăsố cung là = 360/ và chọn sao cho n là số nguyên.ăCungămƠăôăl ới nằm trongăđóăđ ợc xácăđịnh b i công thức :
= INT ,
(3.12)
Những cung có giá trị ṃtăđộ ṿt c n lớnăthìăđóălƠăvùngămƠăṿt c n tồn t i.ăĐối với mỗi cung (0≤ ≤ ), ṃtăđộ ṿt c n (Polar Obstacle Density) đ ợcătínhănh ă sau :
= i,j , (3.13) Đểđiều khiểnăm ợt,ăhƠmăđiều khiểnăđ ợcăđịnhănghĩaănh ăsau :
′ = − +2 −+1+⋯+ +⋯+2 +−1+ +
2 +1 (3.14)
′ đ ợc gọi là ṃtăđộ ṿt c năm ợt và biểuăđồ cực thể hiện ṃtăđộ c n minh họa trong hình 3.15
36
iii) Tính góc lái
Biểuăđồ cực chứaăcácăđỉnh hay phần mà ṃtăđộ ṿt c n (POD) caoăvƠăvùngăđáyălƠă phần chứa POD thấp. Các giá trị ṃtăđộ ṿt c n sẽđ ợc so sánh với mộtăng ỡngăđể xácăđịnh vùng có ṿt c n là vùng có POD lớnăh năng ỡng và vùng an toàn có thể di chuyển là vùng có POD nhỏh năng ỡngănh ămiêuăt trong hình 3.16.
Thôngăth ng sẽ có từ hai hoặc nhiều vùng an toàn vì thế thụt toán VFH sẽ chọn vùng an toàn phù hợp vớiăh ớng dẫn tớiăđíchă .ăTrongăvùngăanătoƠnăđ ợc chọn thì số l ợng cung lớn nhất (có mức POD nhỏ h năng ỡng) là ,ătrongăđóă là cung biên ngoài gần với gọi là biên gần và lƠăbiênăxaăđ ợcăxácăđịnh b i biểu thức :
= + (3.15)
Để robot di chuyển tốiă uănhất qua vùng an toàn thì chọn góc lái vào giữa vùng an toƠnănh ătrongăhìnhă3.17 :
� = ( + )/2 (3.14)
37
Hình 3.17. Mức ngưỡng và góc �.