Разработка и исследование методического и алгоритмического обеспечения интеллектуальных систем управления мобильными объектами

• Автор: Шилов, Максим Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 204 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНЫМИ МЕХАТРОННЫМИ СИСТЕМАМИ

1.1 Обзор существующих мобильных мехатронных систем.

1.1.1 Понятие мехатроники и классификация мехатронных систем

1.1.пределение искусственного интеллекта.

1.1.3Интеллектуальная мобильная платформа ЦНИИ РТК.

1.1.4Программный комплекс интеллектуальной навигации ЦНИИ РТК

1.1.5Мобильный автономный робот для исследования принципов ориентирования

1.1.6Автономные роботы для уборки помещений

1.1.7Совместное функционирование автономных роботов

1.2 Обзор существующих подходов к построению интеллектуальных систем планирования траектории движения
1.2.1 Планирование движения с помощью логиколингвистического подхода
1.2.2Полевой подход к организации и планированию поведения мобильной системы.
1.2.3Планирование движения с помощью логического поля скоростей
1.2.4Планиро8ание движения в потенциальной среде, моделируемой с помощью клеточного
автомата.
1.3 Постановка задачи исследования.
1 Г 4
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМИ
МОБИЛЬНЫМИ МЕХАТРОННЫМИ СИСТЕМАМИ
I грм
2.1 Разработка системы планирования траектории движения
2.1.1 Сравнение полевого и нечткого подходов
2.1.2Модификация клеточного автомата для задачи планирования траектории движения 2.1.3Модифицированный подход к планированию траектории движения
2.2 Выводы по главе
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОАППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАТРОННЫХ МОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ.
3.1 Выбор системы технического зрения
3.2 Выбор кинематической модели робота.
3.3 Структура среды проектирования.
3.4 Аппаратная составляющая среды
3.5 Программная составляющая среды
3.5.1 Программное обеспечение инструментальной ЭВМ
3.5.2Программное обеспечение аппаратной платформы.
3.6 Этапы и методика разработки системы управления мехатронной мобильной системой с помощью разработанных средств.
3.7 Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАТРОННОЙ
МОБИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С ПОМОЩЬЮ РАЗРАБОТАННОЙ СРЕДЫ
4.1 Постановка задачи и планирование эксперимента
4.2 Моделирование системы управления.
4 2.1 Моделирование эксперимента на инструментальной ЭВМ
4.2.2Моделирование эксперимента на микроконтроллере.
4.3 Проведение натурного эксперимента
4.3.1 Проведение эксперимента с помощью аппаратной платформы
4.3 2Кооперативное функционирование на сцене
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


СТЗ конфигурации препятствий к тому или иному заранее определённому случаю, также решается неоднозначно []. К примеру, проезд между двумя препятствиями может быть классифицирован ещё и как проезд по коридору, а под определённым углом подъезда - и как объезд одиночного препятствия. При построении данных алгоритмов сделана попытка избежать необходимости запоминать обстановку на предыдущий момент времени или сохранять всю карту сцены. Пятнадцать команд имели возможность принять участие в одном (или более) из трёх соревнований: «выход из офиса», «доставка по офису» и «перестановка в офисе». Первое соревнование, «выход из офиса», состояло в том, чтобы автономно, без вмешательства оператора за кратчайшее время найти выход из небольшого помещения, избегая столкновений с препятствиями. К сожалению, MARGE не принял участие в этом соревновании по причине нехватки аккумуляторного питания и возникших в тот день проблем технического характера. Хорошие результаты предсказуемо показали наиболее подвижные роботы малых габаритов, которые имели возможность проходить в малые промежутки между препятствиями. Второе соревнование, «доставка по офису», состояло в ориентировании по нескольким помещениям и отображении своего местоположения на карте, которая была дана предварительно. Робот должен был самостоятельно найти объект (банку кофе, специально помеченную большим знаком), тем или иным образом сообщить, что объект найден, и вернуться в указанное место на карте. Третье и последнее соревнование, «перестановка в офисе», состояло в обнаружении и перемещении помеченных объектов (коробок) среди случайным образом расставленных препятствий. На сцене были размещены четыре объекта, помеченных знаками «х» или «+» на одной или двух сторонах. Робот должен был обнаружить эти объекты и расставить в указанном порядке в заранее определённом месте. Выполнение такого задания требует способности к визуальному распознаванию объектов, поиску целей, избеганию столкновения с препятствиями, манипулированию объектами окружающей среды. Все роботы не только функционировали под управлением разных подходов и алгоритмов, но и принципиально отличались конструктивно. MARGE оказался способен решать все эти задачи и выполнил задание за пятнадцать минут. При этом он оказался единственным роботом, который переместил все четыре объекта. В качестве средств технического зрения MARGE оснащён ультразвуковыми радарами, видеокамерами и тактильными датчиками. Кроме того, робот оснащён вакуумным захватом. На втором месте оказался робот, который переместил три объекта за тридцать минут. В качестве средств технического зрения он оснащён ультразвуковыми радарами, лазерным дальномером и инфракрасными датчиками. Захват у этого робота отсутствует - он перемещает объекты, толкая их перед собой. Остальные роботы, участвовавшие в этом соревновании, не переместили ни одного объекта. Данное соревнование продемонстрировало способность функционировать без формирования карты при использовании данных об относительных перемещениях. При этом следует отметить, что для выполнения этого задания для MARGE оказалось необходимо установить на сцене ориентир, позволяющий сбрасывать ошибку определения относительных координат, которая накапливалась при перемещении по сцене из-за проскальзывания колёс и неточности отработки управляющих воздействий. Результаты . Щ и большое количество работ, посвящённых этой теме, теоретическое, а тем более,Щ практическое решение данной задачи пока не достигнуто. В настоящее время на рынке уже стали доступными автономные роботы-пылесосы (рис. Их производит целый ряд фирм -производителей бытовой техники - таких как Electrolux, Samsung, Karcher, LG и др. В описании таких роботов заявляется, что робот-пылесос самостоятельно ориентируется в помещениях, объезжает препятствия, избегает падения с лестниц и уступов, и при необходимости находит зарядку, а по окончании зарядки продолжает уборку. Несмотря на то, что для ряда моделей заявляется также, что в памяти робота формируется карта помещений, на деле такой функционал отсутствует.