Введение 3
Постановка задачи 4
Введение в предметную область 4
Обзор литературы 5
Глава 1. IMU датчики 6
1.1. Постановка задачи 6
1.2. Описание оборудования и программных средств 6
1.3. Фильтр Маджвика 8
1.4. Описание исследований 11
1.5. Результаты опытов 15
Глава 2. ArUco openCV 17
2.1. Постановка задачи 17
2.2. Описание оборудования и программных средств 17
2.3. Калибровка камеры 17
2.4. ArUco маркеры 21
2.5. Описание исследований 23
2.6. Результаты опытов 25
Глава 3. Комплексный подход 26
3.1. Постановка задачи 26
3.2. Описание оборудования и программных средств 26
3.3. Описание исследований 29
3.4. Результаты опытов 32
Выводы 33
Заключение 34
Список литературы 35
Приложение 37
Глава A. Переход в заданную точку для робота Fanuc 37
Глава B. Код клиента Python 38
Для любого робототехнического комплекса, будь то шестизвенный робот- манипулятор, работающий в недетерминированной среде, или автономная тележка, одним из лучших вариантов для управления является система копирующего управления с обратной связью — билатеральное управление. Одним из подходов для обучения робота действиям внутри детерминированной среды является задание координат точек, по которым ему необходимо пройти, однако более удобным является показ необходимых действий. Примером реализации данного метода являются модели, представленные компанией Rozum Robotics [1].
Подход с "показом необходимых действий" возможно использовать при наличии робота в доступном месте - то есть человеку необходимо находиться в непосредственном контакте с оборудованием. Однако, такое далеко не всегда возможно - например, в случаях использования роботов в недоступных для людей местах (пещеры, завалы, подводная среда и прочее), опасных средах или в космосе. Таким образом, важной задачей является дистанционное копирующее управление роботом, опционально - с наличием обратной связи. Сегодня для такого используются системы, состоящие из управляемого робота и управляющего устройства, представляющего из себя копию робота, которую можно двигать, тем самым задавая положение реального экземпляра. Однако, у таких систем есть ряд недостатков:
• высокая стоимость;
• отсутствие гибкости для различных моделей роботов;
• значительное время создания для конкретной модели робота;
• значительное время разворачивания системы.
Таким образом, важной задачей является разработка и создание прототипа системы копирующего управления, которая лишена данных недостатков. В данной работе проанализировано несколько методов, с помощью которых возможно спроектировать данную систему:
• метод, основанный на использовании инерциальной навигационной системы;
• метод, основанный на использовании системы технического зрения;
• метод, совмещающий два предыдущих.
В результате данной работы были изучены принципы работы акселерометра, гироскопа, магнитометра, подходы к фильтрации данных, в частности, методы вычисления углов вращения. Был создан прототип системы позиционирования, в основе которого находится IMU датчик. Затем определены его слабые стороны и изучены подходы к решению данной задачи посредством системы технического зрения и алгоритмов openCV, изучен вопрос калибровки камеры, построен прототип. Итогом работы стало создание третьего прототипа системы позиционирования, в основе которого лежат сильные стороны предыдущих двух подходов, и который отвечает всем поставленным требованиям к разрабатываемой системе в начале работы.
