Система управления позиционированием робота

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЗАДАЧИ ЛОКАЛЬНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РОБОТОВ 6
1.1 Обнаружение и локализация препятствий 8
2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПО ЗАДАННОМУ МАРШРУТУ 10
3. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РОБОТОВ 13
3.1 Немного об искусственном интеллекте 15
4. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОМ 17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 24

Весь текст будет доступен после покупки

Большой проблемой для абсолютно всех ныне имеющихся мобильных аппаратов, способных перемещаться самостоятельно, то есть без человеческого вмешательства, остаётся навигация. Для того, чтобы робот, а точнее его бортовая система, могла успешно ориентироваться в пространстве, она должна обладать умением строения маршрута, управления всеми параметрами движения (в это входит задача угла поворота колёс и их скорость вращения), правильной интерпретации сведений об окружающих датчиках, которые она получает с помощью датчиков и при этом всё время отслеживать собственные координаты.
Компьютерные системы, созданные специально для построения маршрута, достаточно хорошо разработаны. Изначально целью их создания было тестирование в простейших виртуальных средах. Программа, занимающаяся моделированием действий робота, в этой среде быстро находила самый оптимальный путь к её цели в комнатах с простыми препятствиями и двумерных лабиринтах. После появления более быстрых процессоров, формирование траектории движения на трёхмерных картах со сложным строением стало далеко не недосягаемой целью. Существенный вклад в данное алгоритмическое направление, что интересно, внесли компании разработчиков игр, которые финансируют соответствующие исследования.
В играх современности можно встретить более сотни боевых единиц которые действуют на случайно сгенерированных трёхмерных картах, и каждая эта единица может эффективно и быстро найти путь к цели. При всё этом, она, как правило, обладает неявной информацией о самой карте и своём местоположении на ней. Из этого следует вывод, что в реальных, жизненных условиях, подобные алгоритмы имеют весьма малую эффективность. Полноценному роботу необходимо уметь определять свои координаты и основывать свой маршрут лишь на основании показателей своих бортовых датчиков. Именно поэтому системы, обладающие искусственным интеллектом, создающиеся специально для автономных машин, ориентируются на поддержку непрерывного цикла, основанным на принятии оперативного решения о любых изменениях маршрута при опросе датчиков. Этот цикл может быть не один, к примеру: один отвечает за обход препятствий, второй за следование по заданному маршруту, и так далее. Более того, каждый цикл на аппаратном уровне имеет возможность поддерживаться датчиками разных принципов действия и типов, формирующие потоки данных иного объёма и интенсивности.
Раньше, а точнее – до 30-х годов 20 века задачи, связанные с навигацией, решались по старинке – при помощи компаса, секстанта, карты, по звёздам, солнцу и т.п. Через 20 лет у моряков и лётчиков широко распространилась схема навигации по радиомаякам. Уже в 1957 году был запущен в космос советский спутник «Спутник-1», и в это же время специалисты из технологического института города Массачусетс смогли придумать достаточно простой способ измерение его орбиты при помощи изменений спектра в передаваемом спутников сигнале. Данная идея лежит в основе современных систем навигации по спутнику, а также глобальной спутниковой системы GPS, которая была запущена в 1973 году. У разработчиков систем навигации всё больше набирают популярность работы для автономных роботов, при помощи усилий со стороны США.
Несмотря на то, что на рынке имеются большое количество доступных коммерчески приёмников GPS-сигнала, в глобальной навигации их применение на данный момент ограничено задачами соблюдения общего курса. Это связано с банальным и очевидным требованием законов о точности подобной навигации, так как ошибка в определении собственных координат может выйти боком для других автономных аппаратов, окружающей среды, людей. Обычный самоходный робот почти никогда не превышает одного-двух метров в длину, и не может удалиться от места старта более чем на 10 километров. GPS-сигнал даёт точность около ста метров, однако, в ближайшие годы коммерческим и гражданским организациям будут доступны более продвинутые приёмники GPS, с точностью от 10 до 30 метров. Это является причиной того, что базовая GPS-навигация применяется в основном в автопилотах крупных самолётов или океанских лайнерах. Помимо этого, в разных регионах Земли, в здания и на местности со сложным рельефом, сигнал может приниматься с помехами и неустойчиво. Можно подвести итог, что такая система ещё долгое время не будет иметь возможности использования как основная система глобальной навигации небольших аппаратов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ЗАДАЧИ ЛОКАЛЬНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РОБОТОВ
Быстрое развитие техники за последние полвека, привело к бурному развитию робототехники и успешному внедрению промышленных роботов в процесс автоматизированного производства различной продукции. В настоящее время значительно расширилась область применения роботов. Здесь нужно упомянуть космических роботов для изучения поверхности небесных тел Солнечной системы, роботов для эксплуатации Международной космической станции, роботов для подводных исследований. В ходе борьбы с терроризмом возникла острая необходимость в роботах, предназначенных для разминирования подозрительных предметов в местах скопления людей (например, в аэропортах или общественном транспорте). Нужны роботы, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций и т.п.
На текущий момент, неполный список сфер человеческой деятельности, где применяются или могут быть применены мобильные роботы достаточно широк:
• Промышленность;
• Бытовая сфера;
• Социальная сфера;
• Медицина;
• Исследования;
• Военная сфера;
• Логистика.
В последнее время возникла еще одна область применения мобильных роботов. Во многих странах начали проводить соревнования, чемпионаты различного уровня между мобильными роботами, созданными студенческими командами ведущих университетов мира. Появился даже новый термин — интеллектуальный спорт, участники которого соревнуются в конструировании наиболее совершенных робототехнических систем. Примером и одним из самых крупнейших робототехнических соревнований служит научно-технический молодежный фестиваль: «Мобильные роботы» имени профессора Е.А. Девянина. Среди упражнений предложенных регламентом соревнований В 2010 году были: объезд подвижного препятствия, объезд нескольких препятствий с выходом в заданную точку, движение по заданной траектории с фиксацией времени, гонки роботов, в которых разрешалось проводить обгон, движение по трассе, управляемое светофором, разнообразные движения с использованием маяков и проезд «ворот», а также выполнение таких сложных задач, как движение по «восьмерке» .

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бурдаков С. Ф., Мирошник И. В., Стельмаков Р. Э. Системы управления движением колесных роботов. — СПб.: Наука, 2001.
2. Цифровая обработка изображений в информационных системах: Учебное пособие. / И.С. Грузман, В.С. Киричук, В.П. Косых и др. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.
3. Котюк А. Ф. Датчики в современных измерениях. — М.: Радио и связь, 2006.
4. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: В 2 т. — М.: Мир, 1982.
5. Предко М. Устройства управления роботами: схемотехника и программирование. — М.: ДМК-Пресс, 2004.

Весь текст будет доступен после покупки