Details

Данная работа посвящена разработке и моделированию системы следования мобильного робота за человеком. В работе рассмотрена конструкция робототехнической платформы с меканум-колёсами (роликонесущие), сенсорная система, а также вычислительная часть. Основное внимание сосредоточено на алгоритме локального планирования Dynamic Window Approach (DWA), адаптированном под задачу следования за человеком в условиях ограниченной наблюдаемости. Работа включает в себя построение кинематической модели платформы, формирование динамического окна допустимых скоростей, прогнозирование движения робота и человека на горизонте планирования, проверку кандидатов управления на столкновение с препятствиями и выбор оптимальной команды по оценочному функционалу. В ходе моделирования исследованы два варианта оценочного функционала: с квадратичной ошибкой следования и с робастной коррекцией ошибки. Заключительная глава показывает работу разработанной системы следования в среде MATLAB Simulink. Результаты включают сравнение траекторий робота и человека, построение графиков расстояния и угла, а также метрики ошибок для двух вариантов оценочного функционала.

The given work is devoted to the development and simulation of a human-following system for a mobile robot. The study considers the design of a robotic platform with mecanum wheels, the sensor system, and the computational part of the control system. The main focus is placed on the Dynamic Window Approach (DWA) local planning algorithm, adapted for the task of following a human under conditions of limited observability. The work includes the development of the platform kinematic model, the formation of the dynamic window of admissible velocities, the prediction of robot and human motion over the planning horizon, collision checking for candidate control commands, and the selection of the optimal command based on an evaluation function. During the simulation, two variants of the evaluation function are investigated: one based on the quadratic following error and another using robust error correction. The final chapter demonstrates the operation of the developed human-following system in the MATLAB Simulink environment. The results include a comparison of the robot and human trajectories, plots of the distance and angle, as well as error metrics for the two variants of the evaluation function.