Объезд препятствия справа знак: Дорожный знак 4.2.1 «Объезд препятствия справа»

Как избежать 6 опасных препятствий на проезжей части

Опытные водители знают, что вождение автомобиля похоже на видеоигру: на вашем пути всегда что-то появляется. Всем водителям следует знать, что на дороге периодически будут появляться предметы. Заблаговременное рассмотрение этих препятствий и обдумывание того, как справиться с конкретными ситуациями, уменьшит вероятность того, что они могут стать причиной аварии. Ниже приведены некоторые распространенные препятствия на дорогах и советы по их преодолению, объезду или преодолению:

Помните, что вы никогда не ведете машину по пузырю. На вашем пути могут появиться всевозможные препятствия, и вы должны быть готовы к ним. Соблюдение установленного ограничения скорости и постоянная бдительность во время вождения будут иметь большое значение для предотвращения контакта вашего автомобиля с любым из этих распространенных препятствий.

Объездные дорожные знаки — хорошо заметные знаки, соответствующие стандарту MUTCD

Официальные знаки объезда

Наши дорожные знаки объезда соответствуют руководящим принципам MUTCD для парковок и дорожных знаков. Все дорожные знаки объезда используют официальные легенды MUTCD.

Светоотражающие оранжевые дорожные знаки для объезда

Жесткие дорожные знаки для объезда напечатаны на алюминии Diamond Grade, а в сворачиваемых дорожных знаках для объезда используется светоотражающий винил Superbright для хорошей видимости в ночное время.

Быстрая доставка

У нас на складе имеется большой запас знаков объезда. Заказы на знаки объезда обычно отправляются прямо с нашего объекта в течение одного-двух рабочих дней.

Дорожные предупреждающие знаки и их значение —

Предупреждающие знаки часто имеют форму равностороннего треугольника и используются для предупреждения водителя о надвигающейся опасности, которая в противном случае не была бы очевидна во время вождения.

Предупреждающие знаки используются, чтобы привлечь ваше внимание к любым опасностям, определенным дорожным условиям или препятствиям, которые могут быть впереди.

В этом разделе подробно описаны предупреждающие знаки, используемые на дорогах Великобритании, с изображениями и их значениями.

Важно понимать дорожные знаки из соображений безопасности и для облегчения сдачи экзамена по теории вождения и экзамена по практическому вождению.

Тест дорожных знаков

После того, как вы изучите дорожные знаки и почувствуете уверенность в своей способности узнавать их и понимать их значение, пройдите тестовую викторину по дорожным знакам

Знак конца проезжей части

Дорога сужается справа от знака

Дорога сужается с двух сторон знак

Расстояние до линии уступки перед знаком

Расстояние до линии СТОП перед знаком

Впереди перекресток дорожный знак

Развязка на повороте, указатель

Знак шахматной развязки

Т-образный перекресток с приоритетом над транспортными средствами с правого знака (приоритет обозначен более широкой линией)

Объединение трафика слева от знака (Объединение трафика справа при изменении знака)

Двойной изгиб сначала налево, знак

Знак «Наклонитесь вправо» («Наклонитесь влево, если символ перевернут»)

Знак объезда

Знак неровный

Снизьте скорость сейчас табличка под знаком

Двустороннее движение пересекает односторонний знак

Знак двустороннего движения прямо

Знак открытия или поворота моста впереди

Низколетящий самолет или знак внезапного авиационного шума

Знак падающих или упавших камней

Знаки светофора неиспользуемые

Знак светофора

Знак « скользкая дорога »

Знак крутого спуска

Знак крутого подъема вверх

Знак «впереди туннель»

Знак впереди трамвайного перехода

Железнодорожный переезд со шлагбаумом или знак ворот

Железнодорожный переезд без шлагбаума и знака впереди

Железнодорожный переезд без шлагбаума

Знак школьного патруля

Хрупкие пешеходы могут переходить дорогу впереди Знак

Пешеходы в дорожном знаке

Знак зебры

Знак кабельный электрический

Знак впереди низкого моста

Шеврон влево (резкое отклонение вправо — обратная маркировка)

Световой сигнал впереди знака

Сигнальные огни на знаке переезда

Дорожный знак КРС

Дорожный знак дикие животные

Дикие лошади или пони

Знак лошадей или пони в сопровождении

Знак «Велосипедный маршрут впереди»

Знак опасности обледенения

Очереди, скорее всего, впереди знак

Знак неровностей со знаком расстояния неровностей

Знак опасности.Табличка указывает на опасность

Дорожный знак Мягкая обочина

Знак опасности заземления

Знак бокового ветра

Дорожный знак Горбатый мост

Дорожный знак с адресом

Дорожный знак на набережной или берегу реки

Знак уступить дорогу

Очереди скорее всего дорожный знак

Знак дорожный рыхлый

Знак дорожных работ

Предупреждающий знак ограничения высоты.Знак может отображать метрические (как показано) или британские единицы.

Тест на дорожные знаки

После того, как вы изучите дорожные знаки и почувствуете уверенность в своей способности узнавать их и понимать их значение, пройдите тестовый тест по дорожным знакам.

Другие дорожные знаки для Великобритании

Ниже приводится подробная информация о других типах дорожных знаков Великобритании, которые обычно задают на теоретическом экзамене.

Советы по вождению

дорожных знаков | DMV.ORG

Каждый дорожный знак передает сообщение водителям и пешеходам. Не только это, но и цвет и форма каждого знака обозначают тип отображаемого сообщения. Если вы обычный водитель, то знаете, что на вывеске довольно часто вообще не напечатано никаких слов.

В то время как вы обязательно увидите небольшое разнообразие штата в состояние , символов и дорожных знаков довольно единообразны по всей территории США.

Давайте разберемся с разными типами дорожных знаков и разберемся, как их распознать.

Нормативные знаки

Нормативный знак — это символ, который усиливает или обозначает правила дорожного движения. Среди прочего, эти знаки сообщают вам:

• Если вам нужно , остановитесь, или , выйдите на вперед.
• Где можно и нельзя повернуть.
• Как быстро вы можете ехать (ограничение скорости ).
• Где можно и нельзя парковать .
• Если для вашего автомобиля разрешено движение по ближайшей дороге.

Нормативные знаки почти всегда имеют белый фон и представляют собой квадратные или вертикальные прямоугольники. Есть два исключения, у которых красных фонов. Это:

• Знаки остановки , которые представляют собой восьмиугольники.
  И
• Знаки уступки , которые представляют собой перевернутые треугольники.

Как вы, наверное, знаете, выделяется красный цвет . Следовательно, на дорожный знак должно быть легко обратить особое внимание. ТОЛЬКО увидите красный цвет на дорожном знаке, когда :

• Вам нужно остановиться или уступить * впереди.
• Действие запрещено (запрещен разворот, запрещена парковка и т. Д.).

Неповиновение нормативным дорожным знакам — верный способ получить билет.

* ПРИМЕЧАНИЕ: Иногда знак YIELD будет желтым цветом для обозначения предупреждения. Подробнее об этом в разделе предупреждающих знаков ниже.

Давайте взглянем на некоторые распространенные нормативные дорожные знаки и их значение:

• СТОП: Знаки остановки сообщают вам, когда вы должны прекратить движение вперед. Другими словами, СТОП!
• ДОХОД: Знак уступки означает, что у других водителей есть преимущественное право проезда — позвольте им уехать, прежде чем продолжить.
• ТОЛЬКО ПОВОРОТ НАПРАВО / НАЛЕВО: Вам разрешено двигаться только в указанном направлении.Часто, если вы не подчинитесь этому знаку, вы столкнетесь с встречной полосой движения. Страшно!
• ОДИН ПУТЬ : Движение на этой улице разрешено только в направлении, указанном стрелкой на знаке. Если вы повернете в обратную сторону, вы рискуете столкнуться с головой.
• ВЛЕВО ИЛИ ПРОЕЗД: Этот знак сообщает, что вы можете ЛИБО идти прямо ИЛИ повернуть налево на с этой полосы.
• НЕ ВВОДИТЕ: Еще один знак, который не требует пояснений — это означает, что не ходите этим путем, есть большая вероятность, что кто-то выйдет.

Строительные и предупреждающие знаки

Предупреждающие и строительные дорожные знаки говорят вам, что нужно быть готовым к чему-то впереди. Обычно (но не всегда) это знаки:

• Ромбовидный .
• Цветной:
  • Желтый , что означает предупреждающий знак.
    OR
  • Оранжевый , который специально используется для строительства.

Предупреждающий знак , может быть (но не ограничивается):

• Крутой поворот.
• Каменистая или скользкая местность.
• Стоп-сигнал.
• Железнодорожный переезд.
• Дорога сужается или извилистая.

Знак строительства, как и предупреждающий знак, означает то, к чему нужно подготовиться — разница в том, что эти ситуации временные. Знак строительства может указывать:

• Строительная площадка или какие-то дорожные работы впереди.
• Временное ограничение скорости , которое необходимо соблюдать, пока люди работают в этом районе.
• Объезд , когда строится обычный маршрут.

Краткий глоссарий строительных и предупреждающих знаков

Давайте взглянем на некоторые общие примеры строительных и предупреждающих знаков:

• DETOUR : Следуйте стрелке. Обычный маршрут недоступен.
• СТРОИТЕЛЬНАЯ ЗОНА : Эта территория находится в стадии строительства. Двигайтесь медленно и будьте особенно осторожны.
• ЗНАК СТОП ВПЕРЕД : Будьте готовы остановиться.
• 15 миль в час : приближается крутой поворот, снизьтесь до указанной скорости и приготовьтесь к повороту.
• ХОЛМ С УКЛАДОМ 8% : Впереди крутой спуск.

Указатели

Указатели обычно представляют собой зеленые горизонтальные прямоугольники. Они сообщают вам множество полезных вещей, таких как:

• выезжает с улиц или , идущих до , и насколько далеко они находятся.
• Какой вы едете по шоссе или между штатами .Межгосударственные знаки обычно бело-голубые и имеют форму щита.
• Как далеко вы от пункта назначения.

Краткий словарь указателей

Вот несколько указателей, которые вы можете увидеть на дороге:

• АЭРОПОРТ : Следуйте по этому знаку, если вы собираетесь в аэропорт.
• НОМЕР ВЫХОДА : Этот знак означает приближение выхода. Часто бывает полезно, если вы используете GPS для навигации.
• МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМЕР : этот знак позволяет узнать, по какой автостраде вы едете.Всегда полезно знать, правильно ли вы выбрали.

Знаки школьной зоны

Знаки школьной зоны обычно:

• Пятиугольники.
• Ярко-зеленый или оранжевый.

Они сообщают вам, когда вы находитесь в школьной зоне. ЧРЕЗВЫЧАЙНО Важно ехать медленно и обращать пристальное внимание на эти участки. За превышение скорости или несоблюдение правил дорожного движения обычно влечет гораздо более жестких штрафов и штрафов, когда вы находитесь в школьной зоне.

Краткий словарь знаков школьных зон

Вот некоторые общие знаки школьных зон:

• ПЕРЕХОД ШКОЛЫ ВПЕРЕД : Впереди пешеходный переход.Дети ходят в школу и из школы в этом районе, так что внимательно смотрите.
• ШКОЛЬНАЯ ЗОНА : когда вы видите этот знак на дороге, знайте, что вы находитесь рядом со школой. Здесь применяются более суровые наказания за различные судимости.
• ОГРАНИЧЕНИЕ СКОРОСТИ В ШКОЛЕ: НЕ превышайте эту скорость , пока вы находитесь в школьной зоне. В противном случае вам грозит крупный штраф и штраф . Иногда ограничение скорости действует только в определенные часы. Обратитесь к справочнику водителя штата , чтобы узнать подробности.

Дорожные знаки прочие

Дорожные знаки прочие относятся к другим категориям. Это:

• Услуги. Эти знаки обычно синие и прямоугольные. Они могут обозначать, когда a (n):
  • Зона доступна для инвалидных колясок.
  • Подходит к зоне отдыха или заправке.
  • Впереди ресторан или ночлег.
• Отдых. Эти дружелюбные коричневые квадраты могут сказать вам, где находится:
  • Ванная комната.
  • Площадка для пикника.
  • Походная или лыжная трасса.
• Управление инцидентами. Эти коралловые знаки обычно имеют форму ромба. Они сообщат вам, когда:
  • Впереди авария или чрезвычайная ситуация.
  • Переулок или съезд закрыт.

Краткий словарь других дорожных знаков

Обратите внимание на эти общие знаки, которые вы можете увидеть на дороге или на парковке:

• ТАБЛИЦА ПИКНИКОВ (отдых): Это место для пикника.Если настроение поражает, найдите столик и перекусите.
• ВИЛКА И НОЖ (услуги): Голодный? Сверните к этому выходу и получите свою жратву.
• РАССЛЕДОВАНИЕ АВАРИЙ 1000 FT (управление инцидентами): Будьте готовы снизить скорость или остановиться, ведется расследование.
• MOTOR HOME (отдых): Подъезжайте на своем автофургоне и позаботьтесь о своих нуждах, связанных с учреждением.
• ЗОНА ОТДЫХА (услуги): Если ваши веки становятся тяжелыми, потянитесь сюда и отдохните.

Дорожные знаки «Знай свои» | Drive-Safely.net

Дорожные знаки — это способ общения горожан, строителей и других людей с водителями. Чтобы быть хорошим водителем, очень важно знать, что это за знаки и что они означают. Вот обзор важных дорожных знаков:

Знай цвета дорожных знаков

Дорожные знаки имеют цветовую кодировку, чтобы помочь водителям понять, о чем идет речь. Вот руководство по цветам:

• Красный: Остановка или опасность
• Черно-белый: Нормы и законы
• Желтый: Предупреждения
• Зеленый: Направление или место
• Синий: Услуги автомобилистов, такие как газ, еда или отели
• Коричневый: Рекреационные, исторические или живописные места.
• Оранжевый: Строительство или обслуживание дорог

Распознавание общих дорожных знаков и следование им

Для каждого цвета знака есть различные инструкции. Вот как следовать общим знакам для каждого цвета:

Красные дорожные знаки

Знак остановки: Вы всегда должны останавливаться у знака остановки. Если на проезжей части есть линия, вы должны остановиться перед ней. На некоторых знаках остановки также будет меньший знак, указывающий, является ли это остановкой с двусторонним или полным движением.Вы должны полностью остановить автомобиль как минимум на две секунды, даже если перекресток свободен.

Доходность: Знак «уступить» означает, что вам нужно снизить скорость и уступить дорогу любому встречному или перекрестному движению. Знаки урожайности не требуют полной остановки. Вместо этого он указывает, что вы должны уступить дорогу. Итак, если вы приближаетесь к знаку уступки и есть перекресток, вы должны остановиться, пока проезжая часть не освободится.

Не вводить: Знак «Не входить» означает, что движение по этой дороге запрещено.Обычно он сигнализирует о выезде или дороге с односторонним движением. Несмотря на то, что этот знак довольно четкий, многие люди, которые заблудились и не знакомы с местностью, часто пропускают эти знаки и свертывают не в ту сторону на дороге с односторонним движением. Обязательно следите за этими знаками, особенно в крупных городах с улицами с односторонним движением.

Парковка запрещена: Вы не можете парковать свой автомобиль в зоне, обозначенной этим знаком. Если вы видите знак запрета на парковку, это не значит, что вы можете «просто наехать на несколько минут» или оставить аварийные огни включенными.Многие знаки, запрещающие парковку, будут указывать определенные часы, когда вы можете или не можете парковаться в определенном месте, поэтому убедитесь, что вы обращаете внимание на разрешенные временные рамки.

ВИДЕО: Почему знаки остановки красные?

Черно-белые дорожные знаки

Ограничение скорости: Знаки ограничения скорости указывают максимально допустимую скорость на любом заданном участке дороги. На некоторых знаках ограничения скорости, особенно на автомагистралях, будут указаны минимальные ограничения скорости в дополнение к максимальным.Юридически нет допустимой погрешности в отношении ограничений скорости. Максимальная заявленная скорость — это максимальная скорость, на которой вам разрешено двигаться, и даже превышение лимита на 1 милю в час может принести вам билет.

Одностороннее движение: Знаки одностороннего движения обозначают, что движение по этой дороге движется только в одном направлении. Знаки с односторонним движением также обычно включают стрелку, указывающую направление движения. Многие водители, которые плохо знакомы с вождением в крупных городах, не могут распознать эти знаки, поскольку у них нет дороги с односторонним движением, где они живут.Поэтому каждый раз, когда вы посещаете новый район, обращайте особое внимание на то, чтобы не свернуть не в ту сторону на дороге с односторонним движением.

Не проезжать: Знаки «Не проезжать» означают, что на данной дороге вы не можете обогнать водителя, идущего впереди вас. Эти знаки обычно размещаются на проезжей части с двумя полосами движения, где встречная полоса также может использоваться в качестве полосы для обгона. Знак «Не обгонять» означает, что вы начинаете участок дороги, на котором вам запрещено использовать встречную полосу в качестве полосы для обгона.Эти знаки также можно увидеть на многополосных дорогах, особенно в районах, где полосы движения собираются сместиться или слиться.

Нет поворота: Никакие указатели поворота не подскажут, когда вы не можете повернуть налево, направо или развернуться. Обычно их можно увидеть на контролируемых перекрестках. Некоторые светофоры предназначены только для управления перекрестным движением, но не позволяют поворачивать налево или направо. Эти знаки также часто можно увидеть в строительных зонах, где дороги временно закрыты или повороты запрещены иным образом.

Обязательный поворот: Обязательные указатели поворота сообщают вам, что если вы находитесь на определенной полосе движения, вы должны повернуть в определенном направлении. Часто на многополосных дорогах одна из внешних полос превращается в полосу с правом или левым поворотом. Эти знаки предупредят вас и дадут вам достаточно времени, чтобы при необходимости выехать на полосу без поворота.

Дорога закрыта: Знаки перекрытия дороги означают, что дорога закрыта для движения транспорта, и вы не можете по ней проехать. Эти знаки могут быть размещены на проезжей части, которые закрыты постоянно или временно.Некоторые дороги временно закрыты из-за строительства, наводнения, крупных аварий, пожаров, снега и льда и множества других возможных причин.

ВИДЕО: Как определяются ограничения скорости?

Желтые дорожные знаки

Предупреждение по срединному значению: Эти знаки сообщают вам, что впереди медиана и куда следует ехать, чтобы избежать их. Чаще всего это наблюдается в районах, где дорога с 2 или 4 полосами переходит в разделенную магистраль.Иногда вам нужно будет ненадолго «свернуть» в одном направлении, когда проезжая часть разделяется. Эти предупреждающие знаки сообщают вам о маневре заранее, особенно в плохих дорожных условиях.

Остановка впереди: Знак «впереди стоп» предупреждает о приближении знака «Стоп» или стоп-сигнала, поэтому вы готовы остановиться. Многие знаки остановки расположены вокруг поворотов и / или на холмах, и их нельзя увидеть достаточно быстро, чтобы сделать безопасную и контролируемую остановку. Эти знаки позволяют замедлить движение еще до того, как вы увидите знак остановки.Контролируемая и плавная остановка поможет снизить износ вашего автомобиля, а также снизит вероятность несчастных случаев, особенно наезда сзади.

Пешеходный переход: Под пешеходным переходом подразумевается место, где пешеходы часто переходят дорогу. Обычно пешеходы имеют право проезда на пешеходном переходе, поэтому, если вы можете сделать это безопасно, обязательно снизьте скорость или остановитесь, чтобы позволить пешеходу перейти дорогу. Ежегодно около 5000 пешеходов гибнут из-за автомобилей vs.пешеходы и многие другие люди получают травмы в результате столкновения с транспортным средством.

Двустороннее движение: Этот знак означает, что вы находитесь на дороге с двусторонним движением без препятствий, поэтому оставайтесь на своей полосе. Этот знак чаще всего встречается после того, как разделенное шоссе или многополосная проезжая часть сливается с двухполосной дорогой с противоположным движением транспортных средств в каждой полосе. Ночью может быть особенно сложно понять, что разделенное шоссе с полосой для проезда сократилось до одной полосы в каждом направлении.

Железная дорога: На большинстве железнодорожных переездов будет установлен предупреждающий знак за 500 футов до переезда. Этот предупреждающий знак предназначен для предварительного предупреждения о том, что впереди находится железнодорожный переезд. Многие железнодорожные переезды очень ухабистые и могут привести к потере управления, поэтому приготовьтесь к возможной толчке. А еще в это время вам захочется смотреть, слушать и жить! Не полагайтесь на правильное функционирование сигналов железнодорожного переезда. Они могут и терпят неудачу, поэтому очистите переход самостоятельно, прежде чем переходить.

Переход животных: Знаки перехода животных сигнализируют о том, что в этом районе много животных и что вы должны быть готовы к тому, что они перейдут дорогу. Обычно на знаке изображено животное, которое чаще всего встречается в этом районе. Эти знаки обычно устанавливаются в известных точках миграции животных и на участках проезжей части, где животные чаще всего переходят дорогу.

ВИДЕО: ВСЕГДА ли пешеходы имеют право проезда?

Зеленые дорожные знаки

Mile Marker: Mile markers обычно находятся только на межштатных автомагистралях и автомагистралях, но эти знаки можно увидеть на любой проезжей части, от перегруженных городских улиц до, чаще всего, однополосных сельских дороги.Большинство водителей не обращают внимания на эти, казалось бы, незначительные знаки, но они очень полезны во время чрезвычайных ситуаций, так что вы можете быстро сообщить диспетчеру службы 9-1-1, где именно вы находитесь. Маркеры мили на межштатных автомагистралях будут начинаться с маркера мили 1 на восточной стороне и продолжаться увеличиваться на каждой миле через штат. С другой стороны, маркеры мили для дорог Север / Юг будут начинаться с маркера 1 мили на северной оконечности штата и отсчитывать каждую милю к югу.

Знак выхода: На автомагистралях, скоростных автомагистралях и других дорогах с съездами вы увидите знак выхода.Знаки выхода требуются на всей межгосударственной системе США. В большинстве штатов на знаках выхода также отображается номер. Это число почти всегда коррелирует с маркером ближайшей мили, но есть несколько состояний, которые просто перечисляют номера выхода в числовом порядке, независимо от того, рядом с каким маркером мили он находится.

Дорожный знак: В некоторых районах уличные знаки могут быть другого цвета, кроме зеленого. Например, дороги некоторых городов, штатов и национальных парков могут быть показаны коричневым цветом.Другие дороги, переименованные в чью-то честь, тоже могли быть другого цвета. Однако на подавляющем большинстве уличных знаков название проезжей части отображается зеленым и белым цветом.

Развязка автомагистрали: Знаки развязки автомагистрали помогают выбрать правильную полосу движения перед въездом в зону, где сходятся автомагистрали. Важно обращать внимание на эти знаки, поскольку они заранее укажут, в какую полосу движения вам нужно будет выехать, чтобы оставаться на существующей автостраде или перейти на новую.

Синие дорожные знаки

Местная информация: Информационные знаки обычно находятся на автострадах и шоссе. Обычно они помещаются перед выходом, чтобы показать, какие услуги доступны. Эти знаки могут сказать автомобилистам, есть ли там жилье, заправочные станции, еда, больницы, аэропорты и другие службы. На некоторых местных информационных знаках также будут указаны названия станций технического обслуживания, ресторанов и т. Д. В конце съезда вы обычно видите синие знаки со стрелками, указывающими в направлении, где вы можете найти эти услуги.

Телефон службы экстренной помощи: Хотя это не так распространено с момента появления сотовых телефонов, на многих сельских дорогах, автомагистралях и скоростных шоссе есть телефоны службы экстренной помощи на обочине проезжей части. Эти телефоны по-прежнему чрезвычайно важны для тех, кто водит машину в очень сельской местности, где прием сотовых телефонов минимален. Телефоны экстренных служб не следует путать с вызовом 9-1-1. Вы можете использовать экстренный телефон в неэкстренных ситуациях, например, если у вас закончился бензин и вам нужна помощь.Если вам все же нужно воспользоваться телефоном экстренной помощи, обязательно съезжайте как можно дальше от проезжей части и активируйте 4-сторонние мигалки.

Парковка для инвалидов: Парковка для инвалидов может быть использована только после получения разрешения. Парковки для инвалидов обозначены синими знаками, и если соответствующее разрешение не отображается, вам могут оформить билет. И давайте будем здесь по-настоящему … парковка в зоне для инвалидов делает из вас невнимательного человека! Да, это может расстраивать, если вы не можете найти близкое место для парковки, но, пожалуйста, не будьте «тем парнем» и не паркуйтесь в зоне для инвалидов!

Зона отдыха: Зоны отдыха можно найти на любой проезжей части, но они наиболее распространены на U.С. Межгосударственная система. Многие сельские дороги, идущие на большие расстояния без обслуживания, также имеют зоны отдыха. Зоны отдыха сильно различаются по качеству, и доступные услуги также будут различаться. В некоторых зонах отдыха есть рестораны с полным спектром услуг и сувенирные магазины, в то время как другие будут просто стоянкой без каких-либо ванных комнат. Большинство зон отдыха, в которых не предоставляются услуги, например ванные комнаты, будут отмечены знаком.

Коричневые дорожные знаки

Живописный вид: В отличие от мест отдыха, живописные виды обычно не предоставляют никаких услуг и представляют собой только парковки.Они предоставляют одни из самых красивых видов в стране. Дороги наших наций пересекают все виды местности от пустынь до гор, прибрежных вод и обширных открытых равнин. Если вы отправляетесь в поездку, убедитесь, что у вас достаточно времени, чтобы осмотреть эти живописные места с видом на горы. В подавляющем большинстве случаев вы будете рады, что сделали это (да и ногам все равно можно потянуться!).

Историческое место: Хотя Америка — довольно новая страна по сравнению с остальным миром, у нас все еще есть изрядная доля исторических событий.Исторические места могут варьироваться от одного дерева, имеющего некоторые исторические значения, до полноценных музеев, городов-призраков, памятников и множества других исторических памятников. Многие из этих исторических мест — это те, о которых вы никогда не узнаете, и большинство из них, даже кажущиеся незначительными, более интересны, чем вы думаете.

Национальные парки и общественные зоны отдыха: В Соединенных Штатах расположены одни из самых красивых национальных парков в мире, и дороги многих из наших стран проходят прямо через них, предлагая удивительные впечатления для тех, кто решит сделать несколько остановок и буквально нюхать розы.При входе в национальный парк вы увидите коричневый знак, указывающий на национальный парк, в который вы входите. Вы также увидите знаки, указывающие на близлежащие национальные парки. Коричневые знаки также будут указывать на зоны отдыха, такие как лодки и пляжи.

Оранжевые дорожные знаки

Зоны дорожных работ и строительства: Впереди дорожные работы сигнализируют о том, что вы собираетесь войти в зону, где ведется строительство. Эти знаки обычно указывают расстояние до места проведения дорожных работ.Основные участки дорожных работ, особенно на автомагистралях, могут быть размещены на 10 или более миль вперед и будут продолжать предупреждать вас по мере приближения. Небольшие строительные работы и большее количество временных строительных площадок могут дать уведомление менее чем за милю. Обязательно следите за снижением ограничений скорости, поскольку штрафы обычно удваиваются в строительных зонах с очень строгим соблюдением. Десятки дорожных рабочих умирают каждый год из-за наезда транспортных средств, поэтому сбавьте скорость и будьте внимательны. Оранжевые знаки будут по-прежнему вывешены с инструкциями по прохождению строительной зоны.

Объезд: Дороги нуждаются в большом ремонте, а иногда их нужно закрывать на капитальный ремонт. Дороги также могут быть закрыты из-за особых мероприятий, например парадов. В большинстве случаев будет установлен «объездной маршрут». Обратите внимание на свой маршрут: оранжевые знаки укажут вам правильное направление и лучший способ объехать объезд. Вождение по закрытой дороге — это огромный штраф и очень опасно, так что не делайте этого!

Дорога закрыта: В отличие от знаков объезда, знак закрытия дороги не указывает вам альтернативный маршрут.Дорога просто закрыта, и вам остается найти новый путь самостоятельно. На некоторых знаках будет написано «дорога закрыта для движения транспорта», что означает, что дорога закрыта, если вы не живете на этой дороге или не собираетесь в бизнес, доступ к которому возможен только по закрытой дороге.

Избегание препятствий — Robolink Basecamp

Для этого занятия вам потребуются оба передних ИК-датчика. На этот раз, вместо того, чтобы останавливаться и ждать, пока препятствие будет устранено, вы скажете Зуми повернуть немного влево или вправо, чтобы объехать, в зависимости от того, какой датчик срабатывает.

Инициализировать заголовок

В начале программы установите заголовок на 0. Вы можете создать переменную с другим именем, например, угол или направление, но в этом примере мы будем использовать заголовок.Причина, по которой вы будете использовать переменную, заключается в том, что ваше направление будет постоянно меняться в зависимости от того, какие препятствия встречаются на пути Зуми!

 заголовок = 0 

Для всех наших программ очень важно установить нулевой курс, чтобы убедиться, что вы начинаете двигаться прямо!

Изменить заголовок

В этой миссии ваша цель — повернуть немного влево, если срабатывает ваш правый датчик, и немного вправо, если срабатывает ваш левый датчик. Если срабатывают оба датчика, что-то прямо впереди! Зуми нужно будет сделать полный 180, чтобы избежать тупика.Вместо вызова turn_left () или turn_right () вы дадите указание Zumi изменить направление, добавляя или вычитая градусы. Например:

, если front_right_ir <100:
заголовок = заголовок + 30 

Поскольку срабатывание правого датчика означает, что мы идем на влево на , вам нужно прибавить , а не вычесть градуса. Вернитесь к урокам гироскопов, если вам нужна помощь в запоминании абсолютных углов.

Псевдокод

 установить курс на ноль
проверить ИК-датчики
если срабатывает передний правый датчик, измените курс на положительный градус, чтобы повернуть налево
иначе, если срабатывает передний левый датчик, измените направление на отрицательный градус, чтобы пойти направо
иначе, если оба датчика срабатывают, остановитесь, немного измените направление и измените курс на 180 (положительный или отрицательный)
продолжай прямо с новым заголовком
повторить!
 

Логические операторы

Прежде чем приступить к написанию кода, обратите внимание, что третий оператор if проверяет, запускаются ли оба.В Python вы должны использовать операторы и , как и в английском языке!

, если front_right_ir <100 и front_left_ir <100:
# Напишите здесь код для остановки, реверса и изменения направления на 180 

В []:

 # Напишите здесь свой код!

заголовок = 0
zumi.reset_gyro ()

для x в диапазоне (1000):
    # Заявления

zumi.stop () 

Изучение ROS с помощью 2-колесного робота: избегание препятствий

Объезд препятствий

В этом руководстве мы узнаем, что такое алгоритм обхода препятствий и как он работает.Пойдем!

ШАГ 1

Во-первых, давайте откроем наш ROSject, описанный в предыдущем посте. Если у вас его нет, просто скопируйте мою версию отсюда: http://www.rosject.io/l/96491bc/

Я начинаю запускать новый мир (с препятствиями), который мы создали для этой главы. Содержимое файла находится прямо здесь, вы должны скопировать и вставить в файл ~ / Simulation_ws / src / my_worlds / worlds / world2.launch

И измените файл запуска (~ / Simulation_ws / src / my_worlds / launch_world.запуск) ), как показано ниже:

 

<запуск>
  
  
  
  
  
  
  
    
    
    
    
    
    
    
  

 

Запустите мир из программы запуска симуляции ROSDS, как мы это делали в предыдущей главе / посте.У вас должна быть запущена следующая симуляция:

ШАГ 2

Создайте робота из веб-оболочки, но на этот раз передав некоторые аргументы, чтобы избежать стены (в противном случае робот появится прямо над одним из препятствий на правильном пути):

 roslaunch m2wr_description spawn.launch y: = 8 

Это среда, в которой мы все начинаем!

Поскольку мы будем кодировать на Python, давайте создадим еще один сценарий в пакете motion_plan .Он находится по адресу ~ / catkin_ws / src / motion_plan / scripts /ruptle_avoidance.py. !! Не забудьте назначить ему необходимое разрешение [chmod + x ] !!

Пошагово!

В предыдущей главе мы определили 5 областей лазерного сканирования, и мы собираемся использовать то же самое здесь. Их:

• Правый
• Передний правый
• Передний
• Передний левый
• слева

Для простоты мы используем только 3 из них посередине для выполнения алгоритма обхода препятствий.

ШАГ 3

В нашем коде приступим к импорту необходимых библиотек:

 #! / usr / bin / env питон

импортный rospy

из sensor_msgs.msg импорт LaserScan
из geometry_msgs.msg импорт Twist 

Затем мы определяем глобал для издателя, отвечающего за установку скорости робота:

 pub = Нет 

В конце файла мы определяем функцию main и вызываем ее для инициализации всего:

 def main ():
    глобальный паб

    rospy.init_node ('чтение_лазера')

    pub = rospy.Publisher ('/ cmd_vel', Twist, queue_size = 1)

    sub = rospy.Subscriber ('/ m2wr / laser / scan', LaserScan, clbk_laser)

    rospy.spin ()

если __name__ == '__main__':
    основной () 

ШАГ 4

Теперь, между библиотеками и основным методом , мы определяем метод, который принимает показания лазера через подписчика. Эти 5 регионов определены в словаре Python.

 def clbk_laser (сообщение):
    регионы = {
        'right': min (min (msg.диапазоны [0: 143]), 10),
        'испуг': min (min (msg.ranges [144: 287]), 10),
        'front': min (min (msg.ranges [288: 431]), 10),
        'fleft': min (min (msg.ranges [432: 575]), 10),
        'left': min (min (msg.ranges [576: 713]), 10),
    }

    take_action (регионы) 

По окончании лазерного считывания вызываем метод take_action . Определим это:

 def take_action (регионы):
    msg = Twist ()
    linear_x = 0
    angular_z = 0

    state_description = ''

    если регионы ['front']> 1 и регионы ['fleft']> 1 и регионы ['испуг']> 1:
        state_description = 'case 1 - ничего'
        linear_x = 0.6
        angular_z = 0
    elif регионы ['front'] <1 и регионы ['fleft']> 1 и регионы ['испуг']> 1:
        state_description = 'case 2 - front'
        linear_x = 0
        angular_z = -0,3
    elif регионы ['front']> 1 и регионы ['fleft']> 1 и регионы ['испуг'] <1:
        state_description = 'case 3 - испуг'
        linear_x = 0
        angular_z = -0,3
    elif регионы ['front']> 1 и регионы ['fleft'] <1 и регионы ['испуг']> 1:
        state_description = 'case 4 - fleft'
        linear_x = 0
        угловой_z = 0.3
    elif регионы ['front'] <1 и регионы ['fleft']> 1 и регионы ['испуг'] <1:
        state_description = 'case 5 - перед и испуг'
        linear_x = 0
        angular_z = -0,3
    elif регионы ['front'] <1 и регионы ['fleft'] <1 и регионы ['испуг']> 1:
        state_description = 'case 6 - front and fleft'
        linear_x = 0
        angular_z = 0,3
    elif регионы ['front'] <1 и регионы ['fleft'] <1 и регионы ['испуг'] <1:
        state_description = 'case 7 - front and fleft и испуг'
        linear_x = 0
        угловой_z = -0.3
    elif регионы ['front']> 1 и регионы ['fleft'] <1 и регионы ['испуг'] <1:
        state_description = 'case 8 - бежать и испугаться'
        linear_x = 0
        angular_z = -0,3
    еще:
        state_description = 'неизвестный случай'
        rospy.loginfo (регионы)

    rospy.loginfo (state_description)
    msg.linear.x = linear_x
    msg.angular.z = angular_z
    pub.publish (сообщение) 

Это немного длинновато, но логика его не так уж и сложна.Давайте сгруппируем случаи if и проанализируем их поведение:

Если в любой из трех областей лазера ничего нет, робот просто движется вперед по прямой.

 state_description = 'случай 1 - ничего'
linear_x = 0,6
angular_z = 0 

Для случая «2», «7» и «8» есть что-то впереди или все регионы. Мы только что определили поворот налево в этих случаях (положительное угловое значение).

Итак, для случаев «3» и «5», когда что-то есть с правой стороны, мы снова поворачиваем налево.

Наконец, случаи «4» и «6», просто поверните вправо (отрицательное угловое значение)

В конце функции мы просто записываем некоторые данные для целей отладки, устанавливаем сообщение twist и публикуем его.

Запустите скрипт и посмотрите, как робот избегает препятствий!

Надеюсь, в вашем ROSject все прошло хорошо. Если нет, помните, что вы всегда можете оставить комментарий или связаться с нами, используя любой из наших каналов. Если вам нужно, вы также можете скопировать окончательный ROSject, который мы создали из этого сообщения!

В следующем посте мы создадим алгоритм перехода от одной точки к другой, используя данные одометрии для локализации робота!

Ура!

границ | Учимся избегать препятствий с минимальным контролем вмешательства

1.Введение

За последние несколько лет растет спрос на привлечение роботов с промышленных производственных линий к сценариям, ориентированным на человека, благодаря постоянно развивающимся датчикам, исполнительным механизмам и процессорам. Увеличение вычислительной мощности также приводит к появлению новых алгоритмов управления и обучения. Тем не менее, вопреки высокому уровню развития промышленных роботов и относительно простых сервисных роботов, развертывание роботов общего назначения, таких как роботы-гуманоиды, в загроможденной среде по-прежнему остается сложной задачей.Вероятно, прежде чем гуманоиды смогут успешно действовать в повседневной жизни, необходимо столкнуться с рядом проблем. Одна из основных задач роботов при работе вне лабораторных условий - избегать препятствий. Действительно, избегание препятствий представляет собой необходимую способность роботов стать более автономными, гибкими и безопасными, чтобы справляться со сложной рабочей средой. Кроме того, поскольку иногда можно ожидать, что роботы-гуманоиды будут работать вместе с людьми, классическое управление с обратной связью с высоким коэффициентом усиления не рекомендуется, если взаимодействие между человеком и роботом станет опасным.Следовательно, в этом случае соблюдение требований является крайне желательным навыком, поскольку включение навыков с переменным импедансом в контроллер робота позволяет обеспечить безопасное физическое взаимодействие человека и робота (Abu-Dakka et al., 2018).

Принимая во внимание многомерные пространства состояний и действий гуманоидных роботов, удобным для пользователя методом наделения их различными навыками является демонстрационное программирование (PbD), также известное как имитационное обучение (Billard et al., 2008). Полная процедура PbD обычно состоит из этапа демонстрации, на котором роботам показывают желаемое поведение, и этапа воспроизведения, на котором от роботов требуется воспроизвести приобретенные навыки, обычно с помощью примитивов движения (Ijspeert et al., 2013; Хуанг и др., 2019). В рамках PbD роботы-гуманоиды могут эффективно приобретать новые двигательные навыки с помощью демонстраций учителя-человека. Следуя этой парадигме, было достигнуто множество успешных результатов, таких как задача «привязка к отверстию» (Abu-Dakka et al., 2014), задача очистки (Duan et al., 2019), настольный теннис (Huang et al., 2016 ) и др.

Традиционное имитационное обучение, которое сосредотачивается только на декартовом или суставном пространстве, может стать неуместным в ситуациях, когда оба пространства одинаково важны, например, при письме или выполнении задач.Следовательно, недавно появилось гибридное имитационное обучение навыкам одновременно в декартовом и суставном пространствах. Чтобы еще больше обобщить применимость гибридного имитационного обучения, в этой статье рассматривается интеграция избегания препятствий в контексте гибридного имитационного обучения, чтобы роботы могли воспроизводить выученные навыки в более широком диапазоне ситуаций. В частности, мы рассматриваем следующие три аспекта: (i) проектирование надлежащего потенциального поля для обхода препятствий.Как общий метод обхода препятствий в PbD, формулировка потенциального поля, а также его гиперпараметры играют важную роль в реализации обхода препятствий. Чтобы сравнить характеристики различных потенциальных полей, предлагается новая имитационная метрика. Более того, алгоритм обучения с подкреплением на основе ядра используется для определения гиперпараметров выбранного потенциального поля; (ii) обеспечение соблюдения совместных ограничений при корректировке траекторий в процессе объезда препятствий.Во время обхода препятствий совместные траектории обычно модифицируются в соответствии с эффектами потенциального поля. Следовательно, развитие совместных траекторий должно быть ограничено путем их ограничения в допустимом диапазоне; (iii) определение надлежащих команд управления для роботов, чтобы потенциальное взаимодействие человека с роботом было безопасным. Для этого мы предлагаем управлять роботом с минимальным вмешательством контроллера, основанного на линейно-квадратичном отслеживании.

Остальная часть статьи организована следующим образом: в разделе 2 рассматриваются предыдущие работы, связанные с нашей проблемой.В разделе 3 представлена ​​предлагаемая схема обучения тому, как избегать препятствий с минимальным вмешательством. Затем в разделе 4 представлены результаты игрушечного примера, а также эксперименты с роботом-гуманоидом iCub, чтобы показать эффективность предложенного метода. Наконец, выводы и будущие направления исследований приведены в разделе 5.

2. Сопутствующие работы

Вообще, обход препятствий - это классическая тема. Из-за своего большого значения он широко изучался в широком диапазоне областей, не только ограничиваясь робототехникой, но и компьютерной графикой, компьютерным проектированием, городским планированием и т. Д.Среди значительных работ, посвященных этой теме, избегание препятствий можно условно разделить на две категории: планирование движения и методы реагирования.

Алгоритмы планирования движения на основе выборки обычно полагаются на средства планирования, такие как вероятностная дорожная карта (PRM) (Kavraki et al., 1996) и алгоритмы быстрого изучения случайного дерева (RRT) (LaValle, 1998), а также их многочисленные расширения. Чтобы облегчить обнаружение столкновений образцов, многогранники обычно используются в качестве заместителей для роботов и препятствий.Стратегии предотвращения столкновений, основанные на планировании движения на основе выборки, обычно могут генерировать глобально оптимальные траектории, но становятся дорогостоящими с вычислительной точки зрения и требуют много времени в случае многомерных задач с несколькими телами или проблем с узким проходом (Ruan et al., 2018). Методы, основанные на оптимизации, также могут использоваться для избегания препятствий. Траектория без столкновений может быть получена путем оптимизации функции стоимости, сформулированной путем сочетания стоимости препятствия и других показателей, таких как плавность.К планированию движения также можно применить различные стратегии оптимизации. Например, Zucker et al. (2013) представили процедуру оптимизации траектории, основанную на ковариантном спуске. Однако, учитывая, что методы, основанные на градиенте, могут застрять в локальных оптимумах, Калакришнан и др. (2011) предложили вместо этого использовать подход стохастической оптимизации без производных для планирования движения. Оптимизированная траектория получается путем развертывания серии зашумленных траекторий, и возможное решение обновляется с учетом полученной стоимости без необходимости в информации о градиенте в процессе.Кроме того, чтобы ускорить процесс оптимизации, Schulman et al. (2014) предложили находить траектории без столкновений, используя последовательную выпуклую оптимизацию, при которой столкновение наказывается потерей шарнира.

Напротив, реактивные методы могут гарантировать, что роботы могут реагировать на обнаруженные препятствия в реальном времени. Тем не менее, ограничения заключаются в структуре распределения приоритетов между текущими задачами, а также в задаче избегания препятствий. Следовательно, решение обычно соответствует местным условиям и, следовательно, неоптимально.Кроме того, существуют также проблемы стабильности в отношении реактивных методов, как было определено Кореном и Боренштейном (1991).

В рамках PbD уклонение от препятствий обычно реализуется с помощью потенциальных полей, то есть движение без столкновений генерируется отталкивающей силой, полученной из градиента потенциального поля с центром вокруг препятствия (Khatib, 1986). Ким и Хосла (1992) предложили новую формулировку искусственного потенциального поля для обхода препятствий с использованием гармонических функций.Явным преимуществом гармонических функций является то, что они могут полностью устранить локальные минимумы в загроможденной среде. В духе гармонических потенциальных функций, в контексте управления роботом на основе динамической системы, Хансари-Заде и Биллард (2012) предложили подход предотвращения препятствий в реальном времени, который может управлять движениями робота, генерируемыми динамической системой. Поскольку такая модификация происходит локально, динамическая система (ДС) может оставаться стабильной в глобальном масштабе, то есть все траектории могут достигать целевой точки.Кроме того, этот метод может справиться с множеством препятствий без изменения равновесия исходной динамики. Huber et al. (2019) далее распространили такой метод на случай движущихся выпуклых и звездообразных вогнутых препятствий. Непроницаемость корпуса препятствия и асимптотическая устойчивость в месте расположения конечной цели доказана теорией сжатия.

По сравнению с предыдущей работой по предотвращению препятствий в рамках PbD, предлагаемый нами метод фокусируется на решении трех вышеупомянутых подзадач.Для решения проблемы (i) предоставляется новая имитационная метрика, позволяющая количественно оценить характеристики различных потенциальных полей. Основываясь на такой имитационной метрике, мы можем оценить сходство между траекториями, измененными из-за уклонения от препятствий, а также оригинальными продемонстрированными траекториями. Гиперпараметры выбранного потенциального поля определяются алгоритмом обучения с подкреплением. Чтобы решить проблему (ii), мы параметризуем суставное пространство на экзогенные состояния с помощью функции гиперболического тангенса.Показано, что предлагаемый метод может гарантировать, что эволюция совместных траекторий всегда ограничена заданным диапазоном. Что касается проблемы (iii), мы используем стратегию минимального вмешательства, основанную на линейно-квадратичном отслеживании. Иллюстрация предлагаемого метода показана на рисунке 1. Кроме того, блок-схема, суммирующая всю процедуру, показана на рисунке 2.

Рисунок 1 . Иллюстрация предлагаемого подхода к обходу препятствий в рамках гибридного имитационного обучения.Сначала роботу демонстрируются несколько демонстраций, а статистическая информация кодируется с помощью GMR. Впоследствии, с помощью гауссовского произведения между декартовой траекторией и совместной траекторией, противоречия из обоих пространств объединяются. Для избегания препятствий используется био-вдохновленное потенциальное поле, поскольку оно может лучше сохранить верность исходной траектории. Гиперпараметры потенциального поля определяются путем обучения с подкреплением с выученной траекторией, управляемой контроллером с минимальным вмешательством.

Рисунок 2 . Блок-схема для иллюстрации предлагаемой алгоритмической основы.

3. Предлагаемый подход

В этом разделе мы предлагаем метод обхода препятствий в рамках PbD, который направлен на сохранение продемонстрированных траекторий. Наша стратегия обхода препятствий основана на принципе искусственного потенциального поля. С целью сохранения продемонстрированных траекторий мы предлагаем использовать био-вдохновленное потенциальное поле, называемое потенциальным полем Фажена, предложенное Фаженом и Уорреном (2003).Потенциальное поле Fajen построено на эмпирических доказательствах того, как люди управляют своим движением, чтобы избежать препятствий. Гиперпараметры выбранного потенциального поля определяются алгоритмом обучения с подкреплением. Хотя месторождение Fajen использовалось в предыдущих работах (Hoffmann et al., 2009; Rai et al., 2014), его преимущества перед другими не были подробно описаны. С этой целью мы предоставляем количественные данные для сравнения различных типов потенциальных полей и показываем, что потенциальное поле Fajen действительно превосходит другие.Кроме того, мы предлагаем полагаться на новую метрику имитации, а не на RMSE для оценки точности имитации. Предлагаемая имитационная метрика основана на методике анализа подобия кривых (Драйден, 2014). Более того, учитывая, что траектории будут изменяться потенциальным полем непредсказуемо во время уклонения от препятствий, есть вероятность того, что совместная эволюция траектории может превысить допустимый диапазон. Чтобы решить эту проблему, мы используем примитивы ограниченного динамического движения (CDMP), недавно разработанные Дуаном и др.(2018), чтобы совместные траектории всегда были ограничены в указанном диапазоне.

3.1. Поиск траектории из нескольких демонстраций

Чтобы наделить роботов навыками переменного импеданса, обычно используется контроллер с минимальным вмешательством для отслеживания опорных траекторий. Для сбора статистической информации, лежащей в основе опорных траекторий, требуется несколько демонстраций роботу. Предположим, что записаны как декартова траектория τtx = [xt⊤x ∙ t⊤] ⊤, так и совместная траектория τtj = [qt⊤q ∙ t⊤] ⊤, а также их соответствующий временной индекс t .Для демонстраций M , каждая из которых имеет длину T , мы обозначаем собранный набор данных как {{tn, m, τt, mx, τt, mj} t = 1T} m = 1M. Чтобы извлечь вероятностные свойства из множества учений, можно использовать несколько методов, таких как модели гауссовой смеси (GMM) или скрытые марковские модели (HMM) (Calinon and Lee, 2016). В качестве примера здесь мы используем GMM с компонентами H для кодирования необработанных обучающих данных, поскольку GMM является одним из наиболее зрелых вероятностных подходов для моделирования нескольких демонстраций.Без ограничения общности мы используем τ для обозначения τ ^x или τ ^j . GMM сначала оценивает совместное распределение вероятностей с априорными числами π _h , h = 1,…, H , удовлетворяющим ∑h = 1Hπh = 1:

где

Кроме того, для получения вероятностной траектории используется регрессия гауссовой смеси (GMR) (Calinon and Lee, 2016).j⊤] ⊤. Одна из возникающих здесь проблем заключается в том, что возникает несогласованность между декартовыми ограничениями и ограничениями суставов из-за множества демонстраций. Такие явления обычно упоминаются в литературе как конкурирующих ограничений (Calinon and Billard, 2008). Чтобы объединить ограничения из обоих пространств, мы используем гауссовское произведение для слияния декартовых и совместных траекторий, как в Calinon and Billard (2008). Для получения соответствующей совместной траектории q , которая удовлетворяет соответствующим декартовым ограничениям x , используется метод обратной кинематики на основе Якоби:

, где J ^† = J ^⊤ ( J J ^⊤ ) ⁻¹ обозначает псевдо-инверсию Мура-Пенроуза J и J ^{N 902 = I - J † J - матрица нулевого пространства, которая проецирует дополнительную вторичную задачу в нулевое пространство движения робота.τj) -1) -1. (11)}

Выполняя найденную вероятностную траекторию, роботы могут одновременно удовлетворять как декартовым, так и совместным ограничениям.

3.2. Учимся избегать препятствий

После получения вероятностных траекторий робот должен будет отслеживать опорные траектории при наличии препятствий. Мы представляем новую имитационную метрику, отличную от простой суммы квадратов в разделе 3.2.1, чтобы сравнить характеристики различных потенциальных полей.Вопрос об избежании совместного ограничения рассматривается в разделе 3.2.2. Далее в разделе 3.2.3 формулируется поиск оптимальных гиперпараметров потенциального поля в терминах задачи обучения с подкреплением.

3.2.1. Имитационная метрика для потенциального поля

Поскольку мы ожидаем, что роботы будут вести себя как люди в процессе уклонения от препятствий, наш выбор в качестве потенциального поля - это потенциальное поле Фажена, которое получено с точки зрения биологического происхождения (Fajen and Warren, 2003).Основная идея поля Fajen состоит в том, чтобы сначала вычислить угол между текущей скоростью и направлением на препятствие. Учитывая этот угол, метод определяет, насколько изменить направление рулевого управления, чтобы уйти от препятствия. Управляющий эффект от потенциального поля Fajen используется для расчета члена связи:

с

, где R - матрица вращения с осью r и углом поворота π / 2, o обозначает положение препятствия в декартовом пространстве, а φ - угол между скоростью рабочего органа x ∙ и вектор o - x , что всегда положительно.

Поскольку существует ряд других потенциальных полей, которые также можно использовать для предотвращения препятствий в пределах PbD, возникает интересный вопрос, как сравнить характеристики различных потенциальных полей. Для оценки качества воспроизведения траектории необходимы имитационные метрики. Традиционно имитационные метрики в основном формулируются как взвешенная сумма квадратов различий между воспроизведенными и продемонстрированными траекториями, где веса обычно берутся из матрицы дисперсии при нескольких демонстрациях (Billard et al., 2008; Калинон и Ли, 2016; Хуанг и др., 2018). Такая метрика оценки является неправильной в случае уклонения от препятствий, поскольку формы траектории изменяются гораздо сильнее по сравнению с прямым воспроизведением.

Здесь мы используем новый взгляд на формализм имитационных метрик, так что эффекты различных потенциальных полей могут быть справедливо оценены. В частности, мы предлагаем сформулировать метрику имитационного сходства с точки зрения анализа сходства кривых (Dryden, 2014).В целом методика анализа подобия кривых имеет широкий спектр приложений, таких как выравнивание сигналов, сопоставление ДНК, сравнение сигнатур и т. Д., И очень подходит для нашей ситуации (Mitchel et al., 2018). Поскольку существует ряд методов анализа подобия кривых, в нашем случае в качестве примера используется расстояние Прокруста (Dryden, 2014).

В целом, расстояние Прокруста облегчает анализ формы за счет удаления относительных поступательных, масштабных и вращательных компонентов. Здесь мы рассмотрим, как вычислить расстояние Прокруста d ( X ¹ , X ² ) между двумя траекториями X1 = {[xk1, yk1, zk1] ⊤} k = 1K и X2 = {[ xk2, yk2, zk2] ⊤} k = 1K с длиной K .Сначала будет удалена трансляционная составляющая. С этой целью все точки траектории переводятся как единое целое, так что среднее значение всех точек совпадает с начальной точкой. Среднее значение X̄i всех точек для траектории i рассчитывается как

Аналогичным образом компонент масштабирования удаляется путем нормализации среднеквадратичного расстояния между точками и исходной точкой. Коэффициент масштабирования s ⁱ траектории i рассчитывается как

Масштаб траектории i нормирован на

Устранение эффекта вращения непросто, поскольку для вычисления оптимальной матрицы вращения W требуется решение задачи оптимизации

где || · || обозначает евклидову норму вектора. Можно проверить, что оптимальная матрица вращения дается Драйденом (2014)

, где U Σ V ^⊤ - разложение по сингулярным значениям (SVD) матрицы ∑kX ~ k2X ~ k1⊤.Чтобы сделать W действительной матрицей вращения, т. Е. Det ( W )> 0, где det (·) обозначает определитель матрицы, Σ изменяется на Σ ′ путем замены его наименьшее сингулярное значение со знаком det ( UV ^⊤ ), а другие сингулярные значения со знаком 1. Наконец, расстояние Прокруста равно

Процесс вычисления прокруста между двумя траекториями кратко описан в алгоритме 1.

Алгоритм 1 . Прокрустовое расстояние между траекториями

3.2.2. Совместное предотвращение ограничений

После выбора подходящего типа потенциального поля мы готовы изменить траектории робота для обхода препятствий. Одна из проблем здесь заключается в том, как гарантировать соблюдение совместных ограничений. Можно предположить, что модифицированные траектории очень чувствительны к напряженности потенциального поля, а сильное поле может вывести совместные траектории за пределы допустимого диапазона.Чтобы справиться с такой проблемой, мы будем управлять траекториями робота, используя наши недавно разработанные примитивы ограниченного динамического движения (CDMP) (Duan et al., 2018). CDMP получаются путем параметризации исходной траектории с использованием функции гиперболического тангенса tanh (x) = exp (x) -exp (-x) exp (x) + exp (-x). Мы вносим изменения в гиперболическое касательное пространство таким образом, чтобы совместные траектории всегда развивались в пределах заданной границы. Формально предположим, что пределы соединения определяются как q _min и q _max .Возможное пространство сустава с точки зрения экзогенной переменной ξ выглядит следующим образом:

, где qe = diag (12 (qmax-qmin)) и qo = 12 (qmax + qmin). Следовательно, при заданной опорной траектории q _d ее преобразование в пространство tanh задается как

Следовательно, примитивы динамического движения (DMP) обучаются в tanh-пространстве с модификациями из потенциального поля, проявляемого в нем.DMP описываются

, где τ> 0 обозначает продолжительность движения, α> 0 - скаляр, ω - фазовая переменная, от которой зависит фактор воздействия f , ϕi (ω) = e-hi (ω-li) 2 - базисная функция с h _i > 0 и l _i ∈ [0, 1] и χ _{k, i} - соответствующий вес. Кроме того, p - это член связи, который изменяет траекторию DMP в соответствии с потенциальным полем.Следует отметить, что обучение DMP происходит так же, как и обычная процедура, т.е. подгонка профиля ускорения с помощью гауссовых радиальных базисных функций. Здесь единственная разница в том, что это происходит в танх-пространстве. Рабочий процесс CDMP показан на рисунке 3, а соответствующий алгоритм резюмирован в алгоритме 2.

Рисунок 3 . Иллюстрация принципа CDMP. Совместная траектория q сначала преобразуется в экзогенное состояние ξ с использованием гиперболической функции арктангенса, а затем преобразуется обратно с использованием функции гиперболического тангенса.Изменения траектории выполняются в пространстве tanh .

Алгоритм 2 . CDMP

3.2.3. Обучение гиперпараметрам с подкреплением

Обычно напряженность потенциального поля, определяемая гиперпараметрами, может сильно повлиять на характеристики уклонения от препятствий. Если сила слишком высока, то робот отреагирует более чем достаточно, чтобы избежать препятствия. Тем не менее, хотя совместный предел не может быть превышен благодаря CDMP, сходство в отношении продемонстрированного поведения будет очень принесено в жертву.С другой стороны, если сила слишком мала, робот может столкнуться с препятствием. Чтобы найти оптимальные значения гиперпараметров, используется непараметрический алгоритм обучения с подкреплением, называемый Регуляризованной по стоимости регрессией ядра (CrKR) (Kober et al., 2012). CrKR используется для изучения оптимальной политики, которая сопоставляет состояние, то есть положение препятствия, с оптимальным действием, которое связано с соответствующими гиперпараметрами. В начале каждого испытания для позиции препятствия запроса s _o гиперпараметры выбираются из гауссова распределения γi ~ N (γi (so), σ2 (so)) со средним значением, равным

и дисперсия для облегчения разведки, предоставленная

, где k (·, ·) - функция ядра; k (так) = ϕ (так) ⊤Φ⊤, где ϕ (·) являются базовыми функциями и Φ _i = ϕ ( s _i ), K = Φ Φ ^⊤ , C = diag ( c ₁ , c ₂ ,…, c _{n ) - матрица стоимости, λ - фактор гребня, а Γ i - вектор, содержащий обучающие примеры для гиперпараметров. t + m), R̄ = blockdiag (Rt, Rt + 1,…, Rt + m-1).(30)}

Вставив (28) в (29) и установив производную по U равной 0, оптимальная политика управления U ^* может быть рассчитана как