Автоматическое управление движением транспортного робота в ограниченном пространстве

Введение
1. Методы планирования и управления движением мобильных роботов
1.1 Основные понятия мобильной робототехники
1.2 Классификация мобильных роботов
1.3 Анализ современных подходов к созданию систем управления транспортных роботов
1.4 Система управления движением мобильного робота
1.5 Алгоритмы поиска кратчайшего пути
1.6 Алгоритмы обхода препятствий
2. Моделирование исполнительной системы мобильного робота
2.1 Кинематическая модель мобильного робота
2.2 Динамическая модель мобильного робота без учета приводов
2.3 Модель приводов колес
2.4 Компьютерная модель исполнительной системы робота

3. Методы и алгоритмы планирования движения мобильного робота
3.1 Система планирования пути
3.2 Позиционирование мобильного робота
3.3 Ориентация мобильного робота
3.4 Разработка алгоритма поиска кратчайшего пути
3.5 Алгоритм обхода препятствий
3.6 Система локализации и построения карты
4. Компьютерное исследование системы управления.
4.1 Исследование исполнительной системы мобильного робота
4.2 Движение робота к заданной точке и по заданной траектории
4.3 Исследование алгоритма кратчайшего пути D star
5. Экономическая часть
6. Заключение
7. Список использованных источников
8. Приложение

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время использование роботов приобретает всё большую актуальность: тысячи роботов работают на различных предприятиях мира. Особое внимание уделяется автоматизации тяжёлых, утомительных, монотонных работ с помощью роботов. Одной из наиболее быстро развивающихся областей робототехники является мобильная робототехника. Её можно разделить на два класса: роботы, управляемые оператором дистанционно, и роботы, которые способны выполнять определённые действия в автономном режиме. Роботы второго класса должны автоматически определять типы возникающих перед ними препятствий и выбирать соответствующий способ их преодоления. В связи с этим, особый интерес проявляется к автономным транспортным средствам. Автономным транспортом, в свою очередь, являются такие виды транспорта, управление которыми осуществляет автономная система управления. Система управления таких транспортных средств должна учитывать все возможные варианты развития событий в процессе выполнения задания. Исследования в области мобильной робототехники ведутся во многих организациях всего мира. В России робототехникой активно занимаются в МГТУ им. Баумана, а также в Институте прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН.
Для точного описания системы с подвижным роботом необходимо точно сформировать соответствующую кинематическую и динамическую модели, которые зависят от свойств исполнительных механизмов и различных технических требований. Кинематическая модель позволяет описывать движение рассматриваемой системы без учета сил. Динамическая модель, в отличии от кинематической модели, позволяет учитывать такие свойства, как: масса, инерция, сила трения, центробежная сила, крутящий момент и т.д. Сложность проектирования динамических моделей состоит в том, что необходимо учитывать огромное число неизвестных, но без создания динамической модели невозможно в полной мере оценить разрабатываемую систему. Такие модели построены для того, чтобы лучше понять структуру и функционирование контролируемой мехатронной системы. Чем более сложную систему необходимо разработать, тем более важным становится создание модели. Получение и применение необходимой динамической модели позволяет как можно раньше выявить различные дефекты и ошибки реальной системы, что в свою очередь позволяет значительно удешевить разработку физического прототипа.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Методы планирования и управления движением мобильных роботов

Мобильные автономные роботы должны постоянно перемещаться для выполнения поставленных перед ними задач, непрерывно получая и обрабатывая информацию, полученную с установленных на них сенсоров. В рамках данной главы приведены основные понятия о робототехнике, описаны основные конфигурации колесных мобильных роботов, а также алгоритмы, используемые для планирования движения.

1.1 Основные понятия мобильной робототехники

Существует огромное число мобильных роботов различного назначения, которые используются практически во всех окружающих нас средах, будь то вода, воздух, земля или космос. Несмотря на огромные различия, все роботы имеют три основные общие черты, на которые необходимо опираться при проектировании:
1. Все роботы имеют определенный набор механических свойств (форма, размер, используемые материалы и т.д.), необходимых для выполнения поставленных задач.
2. Все роботы имеют определенный набор электронных компонентов. Данный аспект используется для движения (через двигатели), очувствления (электрические сигналы используются для измерения таких вещей, как тепло, звук, положение и состояние энергии) и управления (роботы нуждаются в определенном уровне электрической энергии, подаваемой на двигатели и датчики, для активации и выполнения основных операций).
3. Все роботы содержат определенный уровень компьютерного программного кода. Программы являются основной сущностью робота, так как без программы невозможна работоспособность робототехнической системы. Есть три различных типа роботизированных программ: дистанционное управление, искусственный интеллект и гибрид.
Типичные мобильные роботы имеют следующие компоненты: контроллер, управляющее программное обеспечение датчиков и исполнительные механизмы. Контроллер, как правило, микропроцессор, встроенный микроконтроллер или персональный компьютер (ПК). Программное обеспечение может быть написано, как на языке высокого уровня, так на языке низкого уровня, таких как C, C ++, Pascal, Fortran, Assembler или же специального программного обеспечения в режиме реального времени. Используемые датчики зависят от требований, которые накладываются в зависимости от поставленных перед роботом задач (тактильные датчики, дальномеры, определение местоположения и т.д.).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Юревич Е.И. «Основы робототехники». - 2-е изд., перераб. и доп. - Спб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с.: ил.
2. Робототехника. Электронный ресурс. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Робототехника
3. Ющенко А.С. Маршрутизация движения мобильного робота в условиях неопределенности // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 1. С. 31 -38.
4. Бартенев В.В., Яцун С.Ф. Анализ возможностей применения интервальной нейрософской логики в интеллектуальных системах управления мобильных роботов // Сб. тр. междун. науч. конф. «Интегрированные модели, мягкие вычисления, вероятностные системы и комплексы программ» М.: Физматлит, 2009. Т. 2. С. 50-61.
5. Бартенев В.В., Яцун С.Ф. Применено алгоритмов нечеткой логики в автоматических системах управлении // Сб. трудов межд. конф. «Вибрационные машины и технологии». - Курск: КурскГТУ, 2008. С. 812-820.
6. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.mwpvl.com/html/kiva_systems.html
7. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.mwpvl.com/html/dematic_multishuttle_review.html
8. Батанов А.Ф., Грицынин С.Н., Муркин С.В. Робототехнические комплексы для обеспечения специальных операций // Специальная техника. 1999, №. 6. С. 23 - 34.
9. Рачков МЛО. Мультисенсорный робот для гуманитарного разминирования // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 7. С. 18 - 29.
10. Юревич Е.И. Основы робототехники. СПб.: БХВ-Петербург. 2005.
11. Электронный ресурс. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/BigDog
12. Лебедев Р.Н., Нарзаян Л.А., Едимов А.В. Нейросетевое планирование управления действиями летательных аппаратов при наблюдении заданной группы подвижных наземных объектов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 11. С. 16 — 25.
13. Электронный ресурс. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/IRobot
14. Аржанин А.В. Вашемков О.Е. Мобильный робототехнический комплекс «Невская стрела» // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 2. С. 23 - 27.
15. Баранов Д.М., Ермолов И.Л., Плешаков Р.В., Подураев 1-І.В. повышение автономности мобильного робота «Вездеход-ТМЗ» на основе бортовой системы навигации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 5. С. 49 - 55.
16. Баранов Д.Н. Разработка интеллектуальной системы управления мобильным роботом на основе следящей системы технического зрения и нечеткой логики / Автореф. канд. дисс. Москва. Станкин. 2008.

Весь текст будет доступен после покупки