Giao trinh bai tap nhom 4 van dung hbdi

Tiểu luận
Ứng dụng mạng noron trong bài toán
xác định lộ trình cho Robot
GVGD : Thầy Huỳnh Thái Hoàng
Nhóm 1:
Nguyễn Viết Đức Tài
Nguyễn Nhựt Quý
Phạm
ạ Xuân Khiết Tư
Cao Văn Thanh
Phạm Khải Tú

MSSV: 40902323
MSSV: 40902198
MSSV: 40903216
MSSV: 40903464
MSSV: 40903175



MẠNG NORON VÀ BÀI TOÁN LẬP LỘ TRÌNH
ROBOT
Trong kỹ thuật robot thì việc xác định lộ trình là
một công việc quan trọng .Ta có thể hiểu khái quát bài
toán lập lộ trình như sau:
Cho đối
ố tượng với vị trí ban đầu
ầ và vị trí đích với
một tập các chướng ngại có vị trí khác nhau trong
không gian.
gian Công việc

iệc lập lộ trình đó là tìm ra một
đường đi liên tục từ vị trí đầu đến vị trí đích sao cho
tránh được va chạm với chướng ngại.
ngại



Mạng
ạ g noron là một
ộ cấu trúc mạng
ạ g cho pphép
p dữ liệu
ệ
được xử lý song song và phân tán trên nhiều noron .
Những cách tiếp cận mạng Noron đã được sử dụng
trong khá nhiều thuật toán lập lộ trình và tiểu luận sẽ
trình bày cách tiếp cận dụa trên mạng quy hồi Hopfield.

Mô hình mạng Hopfield







Mạng Hopfield rời rạc: là mạng được tính rời rạc (
đầ ra rời
ời rạc)) vàà làm
là việc

iệ ở chế
hế độ không
khô đồng
đồ bộ.
bộ
đầu



Mạng Hopfield
f ld liên
l tục: là
l mạng mà trạng thái
h i của nó
được mô tả bởi phương trình động học :


Phương pháp do Yang và Meng đề xuất
xuất::
Ý tưởng:
Một noron có n đầu vào.
vào Khi đó,
đó kiến trúc mạng sẽ tương
ứng với một không gian cấu hình Robot N- chiều. Noron I
được gắn liền với đại lượng xi là tín hiệu vào tại noron i và
các tín hiệu từ bên ngoài Ii .
ị trạng
ạ g thái của noron i:
- Phươngg trình xác định


1










Tóm tắt phương pháp:

B1: khởi tạo
ạ
+ Xác định vị trí đầu qI
+ Xác định vị trí đích qG
+ Gán
Gá qp = qII
B2 : Nếu qp <>qG và KT = true thì : ( KT dùng để xem có
xác
ác đị
định được vị ttrí ttiếp
ếp ttheo
eo không)
ô g)
+ Tính các xi căn cứ vào pt động học (3.1) và hàm f(a)
(3.2)
+ xác

á định
đị h vịị trí
t í tiếp
tiế theo
th qn dựa
d vào
à (3.3)
(3 3)
+qp = qn
B3 : Nếu qp = qG thì:
+Xác định thành công một lộ trình
Ngược lại:
+ Không xác định được lộ trình
B4: kết thúc.



i.

ii.
iii.

Nhận xét:
Theo (3.3), một noron với giá trị xi càng cao sẽ càng có khả
năng thu hút robot,
robot trong khi noron có giá trị thấp hơn sẽ đẩy
lùi robot.
B và –D là cận trên và cận dưới của xi.
Số hạng thứ hai của (3.1) sử dụng toán tử []+, hiện thị những
ảnh hưởng của những giá trị dương tính( có thể là những

đích tiềm tàng hoặc những điểm thu hút Ii và xj).
) Số hạng thứ
ba sử dụng toán tử []- là ảnh hưởng của những giá trị ngược(
chướng ngại tiềm tàng hoặc phạn xạ của Ii).





Mô hình Yang và Meng cải tiến(
tiến( sửa đổi):
đổi):


Ý tưởng :

Dựa vào những nhận xét nêu trên, mô hình có thể được sửa đổi như sau:
+ Theo
Th iv
i ta
t cần
ầ sửa
ử đổi (3.1)
(3 1) như
h sau:
(3.4)
1

1

Trong đó : 0≤ α ≤ 1, 0≤ β ≤ 1
+ để giải quyết vấn đề đã đề cập trong v, một kỹ thuật được đưa
ra. Để đảm bảo cho robot có khả năng quay lại vị trí trước đó, ngoài giá
trị nhập vào Ii ta đưa thêm vào một giá trị xác định quá trình quay trở
lại của robot Ti ( giá trị ngược).
Tất cả các vị trí đã duyệt qua ta đều xác định giá trị ngược này
và cập nhật cho Ii tương ứng. Nó sẽ giúp robot không bị kẹt tại một vị
trí mà bắt robot phải di chuyển đến một vị trí nào đó hiệu quả hơn.




Tóm tắt phương pháp:

B1: khởi tạo
+ Xác định vị trí đầu qI
+ Xác định vị trí đích qG
+ Khởi tạo Ti
+ Gán qp = qI
B2 : Nếu qp <>qG và KT = true thì :
+ Tính
Tí h các
á xi căn
ă cứ
ứ vào
à pt động
độ học
h (3.4)
(3 4) vàà hàm
hà f(a)

f( )
(3.2)
+ xác định vị trí tiếp theo qn dụa vào (3.3)
+qp = qn
+ Xác định giá trị ngược Tn
+ In = Tn
B3 : Nếu qp =qG thì:
+Xác định thành công một lộ trình
Ngược lại:
+ Không xác định được lộ trình
B4: kết thúc.


Các kết quả thử nghiệm :


Chương trình demo:

Mô hình thử nghiệm
g ệ bằngg ngôn
g ngữ
g Visual Basic:


Để cài đặt các chương trình thử nghiệm ta cần phải lựa
chọn
ọ các tham số cho pphù hợp.
ợp Trongg chươngg trình demo các
tham số được lực chọn như sau:
+ Mô hình nguyên bản:

A=10, B=D=1, µ=1, r0 =2, E=100.
+ Mô hình cải tiến:
A=10 B=5,
A=10,
B=5 D=1,
D=1 E=100,
E=100 r0=1.41,
=1 41 α=0.9,
α=0 9 β=0.2.
β=0 2
Robot thể hiện trong chương trình demo là các robot điểm còn
ự tế với nhữngg robot pphức tạp
ạp ta cần pphải tính đến tác
trongg thực
động của cấu trúc robot đối với việc di chuyển và lộ trình mà nó
xác định.
T
Trong
th tế các
thực
á tham
th
sốố nhập
hậ từ môi
ôi trường
t ờ ngoài
ài sẽẽ được
đ
robot thu nhận thông qua các cảm biến trong quá trình di chuyển
của nó.



So sánh các kết quả:

So sánh giữa mô hình nguyên bản và mô hình cải tiến, trong
nhiều trườngg hợp
ợp mê cungg và đích có độộ pphức tạp
ạp khác nhau.
Từ kết quả mô phỏng, ta có thể thấy rõ tính khả thi và hiệu quả
của từng phương pháp.


+ Mê cung 1:

Nhận xét: Trong mê cung 1 đường đi tới đích khá dễ dàng. Khi
đó cả hai mô hình đều dẫn dắt robot tới đích và hai mô hình đều
thực hiện tốt như nhau.


+ Mê cung 2:

Nhận xét : trong mê cung 2 ta đật một vật cản chia đôi khu vực
đích. Với mô hình nguyên bản robot mắc bẫy và không về được
đí h Trong
đích.
T
khi mô
ô hình

hì h sửa
ử đổi cóó thể hướng
h ớ dẫn
dẫ robot
b t tránh
t á h bẫy
bẫ
bằng cách quay trở lại và đi đường khác.


+ Mê cung 3:

Nhận xét: trong mê cung 3 là một trường hợp đơn giản. Tuy
nhiên với mô hình nguyên bản thì lại gặp trở ngại và không thể
tới đích.
đích Với mô hình sửa đổi,
đổi phương trình 3.4
3 4 lại khắc phục
được điều này, khi đó robot sẽ xoay sở và tìm cách đi xung quanh
chướng ngại vật để đến đích.



Kết luận
Phương pháp nguyên bản của Yang và Meng đã trình bày
ở trên được phát triển với mục đích điều khiển các thiết bị máy
móc chuyển động tránh các vật cản.
cản đây là một mô hình lỏng lẻo
với nền tảng là học cạnh tranh được ánh xạ vào một mạng noron.
Và phương pháp này hoạt đọng kém hiệu quả trong môi trường

phức tạp.
Để khắc phục điều này người ta đã cải tiến phương pháp
của Yang và Meng bằng cách thay đổi một số tham số trong (3.1),
(3 1)
khi đó ta có pt (3.4). Phương pháp này cho phép robot xác định
được lộ trình và tránh bẫy trên đường đi.


trên có thể thấy
Qua 3 mê cung được mô phỏng ở trên,
phương pháp cải tiến tỏ ra rất hiệu quả. Với phương pháp
cải tiến tại mỗi bước robot bắt buộc phải tiến tới một vị trí
khác giúp robot không bị kẹt tại một điểm
ể và tăng khả năng
tới đích hơn.
T nhiên
Tuy
hiê phương
h
pháp
há này
à vẫn
ẫ có
ó một
ột nhược
h
điể
điểm
đó là khi robot gặp trở ngại và không thể tới đích, chúng bắt
buộc

ộ p
phải xác định
ị lại
ạ toàn bộ
ộ lộ
ộ trình. Điều này
y có thể được
ợ
khắc phục bằng cách lựa chọn tham số tối ưu để có một lộ
trình tốt nhất. Việc xác định các tham số này là không đơn
giản
iả vìì chưa
h có
ó một
ột cơ sở
ở khoa
kh học
h nào
à để hướng
h ớ dẫn
dẫ việc
iệ
này.




CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ
LẮNG NGHE BÀI THUYẾT TRÌNH.