АП 79

В работе нет списка литературы и приложений

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 4

1. Обзор текущих решений. 7

1.1 Существующий модели решения. 7

1.2 Обзор существующих проектов. 10

2. Проектирование. 21

2.1 Принципы организации группы роботов (агентов) для решения поставленных задач. 21

2.2 Декомпозиция задач в группе роботов. 22

2.3 Управление ресурсами посредством облачной системы.. 24

2.4 Описание роботов. 29

3. Разработка ПО.. 37

3.1 Функционал ПО.. 37

3.2 Функциональное моделирование. 38

3.3 Технологии для разработки программного обеспечения. 40

3.4 Алгоритмы разработанного ПО.. 44

3.5 Реализация программного обеспечения. 51

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 68

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 70

Приложение А (обязательное) Перечень иллюстрационно-графического материала ВКР. 73

ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) Руководство программиста. 77

ВВЕДЕНИЕ

Современная робототехника включает в себя различные направления, одним из которых является создание коллектива мобильных роботов.

Мобильным роботом принято считать робота способного самостоятельно перемещаться в пространстве А групповая робототехника является новым подходом к координации систем многих роботов, которые состоят из большого числа в основном простых физических роботов. Предполагается, что желаемое коллективное поведение возникает из взаимодействия роботов между собой и их взаимодействия с окружающей средой [1,2].

Такие роботы оснащены системой технического зрения и комплексом информационных датчиков, способных сформировать комплексное представление о текущей ситуации.

У робота существует база знаний, на основе которой он может ориентироваться в окружающей среде и принимать действия, для выполнения поставленных задач [3].

Потребность в появлении мобильных роботов обусловлена следующими задачами:

1. мониторинг окружающей среды

2. работа коллективов роботов, совместно выполняющих диагностику труднодоступных объектов;

3. разведка и рекогносцировка (для беспилотных летательных аппаратов, роботов военного назначения)

4. коллективное решение задач роботами–спасателями

5. охранные функции, патрулирование [1].

Примеров систем, реализующих коллективное поведение действительно немало.

Одним из таких является проект DARPA-2003 разработкой занималась к Icosystems и I-Robot для разведывательных и тактических задач [1].

Другой примером можно привести артиллерийскую систему NLOS-LS разрабатываемой корпорацией и Lockheed Martin и Raytheon для поражения земных целей [4, 1].

Еще одним примером можно привести проект Centibots, разрабатываемым Университетом Вашингтона. Данная группа роботов предназначена для охраны и разведки территории [1,5].

При рассмотрении проектов, связанных с группой мобильных роботов, происходит тенденция на уменьшение размеров роботов и увеличения их количества в коллективе. При этом происходит понижение бортовые системы планирования и управлением роботом, что влияет на производительность роботов. Поэтому бортовые системы планирования и управлением роботом следует считать внешними.

Каждый робот в коллективе несет различную информацию, полученных с различных датчиков, а в коллективе их несколько, что приводит к увеличению информационной нагрузки.

Предлагается решить эту проблему путем предположения, что группа роботов представляет собой единую систему с общим вычислительным и энергетическим ресурсами. Для обеспечения этой концепции предлагается использовать облачные технологии для создания единого вычислительного ресурса и аппаратные решения по возможности обмена энергией между роботами для создания общего энергетического ресурса. Данное решение направлено на увеличение надежности работы группы роботов и повышение гибкости к изменяемым внешним условиям и задачам, что приведет к уменьшение времени на выполнение задач, а также к оптимизации ресурсов.

Поэтому целью данной работы является повышение эффективности автономности роботов и более быстрого реагирования на различные внутренние и внешние факторы.

В соответствии с намеченной целью были определены следующие задачи:

1. Анализ типовых решений в области управления группой мобильных роботов;
2. разработка алгоритмов информационного взаимодействия с группой мобильных роботов;
3. разработка программного обеспечения для взаимодействия с группой мобильных роботов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной магистерской диссертации на тему «Программное обеспечение бортовых систем планирования и управления мобильными роботами» представлено программное обеспечение. В ходе работы был проведен анализ предметной области, выявлена актуальность, цели и задачи магистерской диссертации, проведен обзор существующих решений в рассматриваемой проблеме, выявлены преимущества и недостатки реализации, созданы функциональная и информационная модели «Программное обеспечение бортовых систем планирования и управления мобильными роботами».

Так же при разработке программного обеспечения были рассмотрены возможные виды коммуникаций с роботами, Wi-fi.

Для связи с группой мобильных роботов были использованы следующие протоколы, это REST-запросы и сокет-соединение. Для их использовании на роботах разработано специальное программное обеспечение, а для обмена информации был использован формат данных JSON.

Для удобства пользователем программного обеспечения был разработан графический интерфейс, с возможностью визуализации карты. Данная карта позволяет указывать точки старта и конца, а также изображать препятствия, известные, а также полученные с робота.

Данное программное обеспечение позволит улучшить обмен информацией с группой мобильных роботов, что приведет к более быстрому выполнению заданным роботов задач и целей. Так же проанализировать действия роботов, и визуализировать пути прохождения через препятствия.