Để thực thi phương pháp lập kế hoạch di chuyển toàn cục, ROS cung cấp 3 giao diện bao gồm: carrot_planner, navfn, và global_planner Trong đó lập kế hoạch di chuyển toàn cục (global_planner) là giao diện được sử dụng để thực thi thuật toán
A Trong phương pháp này, việc lựa chọn tham số cost_factor cần được tính tốn
phù hợp Tham số này là một hệ số nhân với giá trị thu được từ bản đồ chi phí tồn cục, nó thể hiện mức độ ảnh hưởng của các giá trị bản đồ chi phí (costmap) tới việc thực hiện tính tốn quỹ đạo tồn cục (Hình 4 5)
Tiến hành thử nghiệm cho robot với giá trị cost_factor ban đầu là 0,55 rồi giảm dần từng khoảng 0,55 đến 0,01 Sau q trình thực nghiệm có thể thấy khi cost_factor = 0,55 (Hình 4 6a) lúc này robot sẽ xa với vật cản dẫn đến giá trị costmap ít ảnh hưởng đến bản đồ tồn cục
(a) (b)
Hình 4 5 Quỹ đạo toàn cục
(a) Giá trị tham số cost_factor = 0,55; (b) Giá trị tham số cost_factor = 0,01 Giảm dần các giá trị đến cost_factor = 0,01, trong trường trường hợp này robot gần vật cản hơn so với khi cost_factor = 0,55, do đó quỹ đạo tồn cục của robot trong trường hợp thứ hai sẽ gần với vật cản hơn trường hợp thứ nhất Việc tính tốn lựa chọn cost_factor liên quan đến kiến trúc phần cứng, hiệu năng bộ xử lý của từng robot nên việc chọn việc chọn tham số hợp lý sẽ đảm bảo thời gian và tốc độ xử lý robot
Thuật tốn TEB trình bày ở trên cũng được ROS cung cấp một giao diện thực thi để dễ dàng xây dựng một hệ lập kế hoạch di chuyển cục bộ cho robot phù hợp với thuật toán này Các ràng buộc động học về vận tốc và gia tốc của robot cần được thiết lập và là một trong những giá trị ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả tính tồn quỹ đạo cục bộ
Sử dụng phần mềm Gazebo được tích hợp để có thể sử dụng trong ROS, mơi trường giả lập hoạt động của robot được tối ưu sao cho các điều kiện vật lý giống với môi trường thực tế với các tham số mô phỏng và thực nghiệm giống nhau:
Acc_lim_y (Tốc độ lớn nhất theo phương y): 1,5 m/s Acc_lim_theta (Tốc độ góc lớn nhất): 0,5 rad/s Bán kính robot: 0,3 mét
Bán kính bánh xe: 0,06 mét
Min_obstacle_dist (khoảng cách ngắn nhất đến vật cản): 0,5 mét
Include_costmap_obstacles: thêm các vật cản phát hiện được từ costmap vào Include_dynamic_obstacle (có xét đến cả vật cản động)
Tham số cho cảm biến lidar: Phạm vi quét lớn nhất: 0,2 ÷10 mét, Độ phân giải: 1o, góc quét: 360o
Việc chọn thơng số phù hợp cho bản đồ chi phí là rất quan trọng vì chỉnh định các tham số này ảnh hưởng đáng kể đến hiệu năng của việc lập quỹ đạo cho robot Hơn nữa, việc thiết lập các lớp trong bản đồ chi phí giúp cho việc phân luồng dữ liệu đến việc tính tốn quỹ đạo tồn cục và quỹ đạo cục bộ Lớp gia tăng trong bản đồ chi phí được lựa chọn sao cho robot có thể vừa tránh được vật cản nhưng cũng ko bị lệch quá xa quỹ đạo toàn cục
Ban đầu, lựa chọn thử nghiệm tham số lớp gia tăng inflation_radius = 1,5 Với tham số lớp đã chọn làm tăng khoảng an tồn đến vật cản vì vậy robot di chuyển với bán kính lớn dẫn đến lệch xa khỏi quỹ đạo tồn cục, tăng thời gian và tính hiệu quả khi di chuyển đến đích (Hình 4 6)
Tiến hành thử nghiệm với việc giảm dần các giá trị tham số lớp gia tăng Sau các thử nghiệm, luận án chọn tham số inflation_radius= 0,55 Hệ số này cho thấy robot di chuyển với khoảng cách an tồn nhưng vẫn đảm bảo cho robot khơng lệch xa khỏi quỹ đạo toàn cục, đáp ứng thời gian di chuyển đến đích (Hình 4 7)
Hình 4 7 Thơng số inflation_radius=0,55
Từ các kết quả đã được trình bày ở Chương 2 và Chương 3, luận án tiến hành thử nghiệm thuật tốn với các kịch lấy thơng tin bản bản đồ và xác định vị trí robot Sau đó, thực hiện bài toán điều hướng tránh vật cản (tĩnh và động) theo quỹ đạo cục bộ với yêu cầu đảm bảo bám theo quỹ đạo tồn cục ban đầu
(a) (b)
Hình 4 8 Môi trường thực nghiệm cho robot (a) Sảnh chính của tịa nhà; (b) Dãy hành lang của tịa nhà
Môi trường thực tế được dùng thử nghiệm với các kịch bản là địa hình sảnh chính của tịa nhà (hình 4 8a) với kích thước 6 mét x 8 mét và dãy hành lang chung (hình 4 8b) trong phạm vi 12 mét x 2,4 mét có đoạn rẽ gấp khúc qua cửa lối đi chính Q trình thực nghiệm sẽ được tiến hành theo các mục dưới đây