Методы комбинаторной виртуализации для мобильных роботов

• Автор: Горбенко, Анна Андреевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Система обработки моторных примитивов
1.1 Математическая модель системы обработки примитивов
1.2 Вычислительные методы для комбинаторной виртуализации системы обработки моторных примитивов
1.3 Экспериментальные исследования для метода комбинаторной виртуализации системы обработки моторных примитивов
Глава 2. Визуальная система навигации
2.1 Проблема построения панорамного изображения
2.1.1 Вычислительные методы для комбинаторной виртуализации построения панорамного изображения
2.1.2 Экспериментальные исследования для метода комбинаторной виртуализации построения
папорамного изображения
2.2 Проблема выбора конкретного множества дорожных знаков
2.2.1 Вычислительные методы для комбинаторной виртуализации выбора множества дорожных знаков
2.2.2 Экспериментальные исследования для метода комбинаторной виртуализации выбора
множества дорожных знаков
2.3 Проблема совмещения дорожных знаков на
различных изображениях
2.3.1 Вычислительные методы для комбинаторной виртуализации совмещения дорожных знаков
на различных изображениях
2.3.2 Экспериментальные исследования для метода комбинаторной виртуализации совмещения
дорожных знаков па различных изображениях
Глава 3. Система распознавания изображений
3.1 Оптимизация множества алгоритмов распознавания
3.1.1 Вычислительные методы для комбинаторной виртуализации оптимизации множества
алгоритмов распознавания

3.1.2 Экспериментальные исследования для метода комбинаторной виртуализации оптимизации множества алгоритмов распознавания
Глава 4. Программный комплекс
4.1 Система алгоритмов
4.1.1 Обучение на одном примере с помощью имитации
4.1.2 Бортовой БАТ-решатель
4.1.3 Система безопасного планирования
4.1.4 Алгоритм самообучения распознаванию объектов
4.2 Исследовательские роботы
4.3 Общее описание программного обеспечения
4.4 Общее тестирование программного обеспечения робота
Заключение
Список литературы
Список иллюстративного материала
Введение
Актуальность темы. Исследование различных вопросов разработки математических моделей, вычислительных методов и алгоритмов для робототехнических систем относится к одному из наиболее актуальных направлений современной математики [5,6,10,12,13,15,117]. Особенно интенсивно в последние годы развивается проблематика, связанная с мобильными роботами [39,45,95,102].
Виртуализация — это общий подход, заключающийся в использовании некоторых методов абстрактного рассмотрения ресурсов. Наиболее интенсивно различные методы виртуализации применяются в программировании (см., например, [24,29,94,159]). Использование виртуализации позволяет выносить связи с конкретными ресурсами за рамки программного, программно-аппаратного или аппаратного комплекса, что делает соответствующий комплекс существенно более универсальным.
Следует отмстить, что развитие технологий создания программного обеспечения и соответствующих математических моделей для робототехнических систем во многом повторяет аналогичные процессы для компьютерных систем. Однако эти процессы для роботов на сегодняшний день находятся на существенно более ранней стадии, чем для компьютерных систем (см., например, [22,86,96,139]). Сегодня для роботов нет аналогов ОС Microsoft Windows или ОС Linux. Во многом это обусловлено тем, что в робототехнике математические модели виртуализации разработаны пока очень слабо. Кроме того, робототехника выдвигает значительно большие требования к виртуализации, чем компьютерные системы. В частности, в робототехнике виртуализация необходима не только на уровне чисто вычислительных процессов, но и для мехатрони-ки, сенсорики. Процессы взаимодействия между устройствами, с окружением и пользователями для роботов существенно более сложны и многогранны, чем для компьютерных систем. Несмотря на существенное отставание от компьютерных систем, в робототехнике уже довольно давно считается общепринятой необходимость использования абстрактных понятий и применения некоторых методов виртуализации при разработке комплексного программного обеспечения (84].
Степень разработанности темы. В последние годы при построении различных математических моделей для робототехнических систем появился интерес к использованию закономерностей из области комбинаторики слов. Поиск наибольшей общей подпоследовательности применяется в техническом зрении для склеивания результатов трехмерного лазерного сканирования [121]; в алгоритмах визуальной навигации мобильных роботов для уменьшения неопределенности при мониторинге особенностей [19]; в алгоритмах лазерной навигации мобильных роботов для локализации на карте [16]; при эволюционировании архитектуры системы управления робота [75]; при обучении робота-графопостроителя в качестве меры подобия траекторий [127]; в обучении роботов на уровне задач для обобщения опыта [119]. Модифицированный вариант наибольшей общей подпоследовательности используется в техническом зрении для представления действий траекториями [23,125,164]. Поиск разделяющих подпоследовательностей используется мобильными роботами при распознавании звуковых сигналов [123]. Следует отмстить, что различные иерархические

Д (-æ[M]V
1<*<|X|,
l О ((-.г[1,*,в,р] Л z[2, і, s — 1, p] Л
u[i,s,p]) -> -%z[2,i,s,p])), (35)
Д (-іж[1, г] V
1<«<|JC|,
1<*<2|Х|,
0 ((-.z[l,i,s,p] A z[2,i,s - 1 ,p] A
u[i,s,p]) -> u[i,s,p+ 1])), (36)
Д (-.яг[1, г] V
l 0 ((г[1,і,в,р] Л —ігг[2, г, s — 1,р] Л
гі[г,«,р]) -»• -iz[2,i,s,p])), (37)
Д (->æ[l, г] V 1<»<|*|.
1<з<2|Х|,
О ((г[1,і,8,р] Л -iz[2, і, s — l,p] A
u[i,s,p]) -> u[i,s,p+ 1])), (38)
Д (—іж[1, г] V
1<г<|Х|,
1<*<2|Х|,
0 ((«[l,i,s,p] A 2[2,i,s — l,p] A
->u[i,s,p])->-iz[2,î,s,p])), (39)