Coordination Scheme and Behavior Fusion Based on Fuzzy Weighting Factors for a Mobile Robotic Navigation

Abstract

This paper presents a behavior fuzzy coordination scheme for a mobile robot platform. The control architecture is composed of three basic behaviors: obstacle avoidance, left wall following and right wall following. The mechanism of fusion behavior was performed on a weighting system that acquires information from the environment and calculates fuzzy dynamic weighting factors adjusted to the region in which the robot travels. These factors influence the output of each behavior giving strength to the most appropriate action according to the current situation of the environment. Subsequently, the weighted outputs of each behavior are normalized by the command fusion, achieving a cooperative solution to meeting the robot navigation target.Keywords-fuzzy control, behavior based fuzzy control architecture, mobile robotic, obstacle avoidance, tracking behavior, behavior coordination, artificial intelligence. I. INTRODUCCIÓNNA de las estrategias de solución para el problema de la navegación local en robots móviles ha sido la implementación de esquemas de control basado en comportamientos. En estos se han implementado comportamientos tales como la evasión de obstáculos [1]-[4], seguimiento de paredes [5]-[7] y búsqueda de metas [8], [9] los cuales ayudan a cumplir la tarea de navegación del robot.Cuando se implementan varios de estos comportamientos en un robot móvil surge el problema de la selección, el cual fue planteado por Pattie Maes [10], [11] y se define en cómo un agente robótico debe seleccionar la acción más relevante cuando se encuentra en un estado particular del entorno.Una estrategia inicial a la solución de este problema fue propuesta por Brooks [12],[13] mediante un esquema de jerarquización de los comportamientos en el cual, para una percepción en particular del entorno, el comportamiento de mayor jerarquía subsume o anula aquellos de menor jerarquía. La arquitectura propuesta por Brooks ha sido ampliamente implementada en sistemas robóticos y se conoce como la arquitectura de subsunción. Esta arquitectura se clasifica como un método competitivo y se constituye como el método más simple para la coordinación de comportamientos, dando una rápida respuesta; sin embargo presenta desventajas tales como