Введение 3
Постановка задачи 4
Обзор литературы 5
Глава 1. Мобильный робот 8
1.1. Математическая модель 8
1.2. Автономное движение по целевым точкам 9
1.2.1 Первый режим 11
1.2.2 Второй режим 12
1.3. Движение вдоль заданной непрерывной траектории .... 13
Глава 2. Робот манипулятор 16
2.1. Алгоритм Денавита-Хартенберга 16
2.2. Математическая модель 17
2.2.1 Прямая задача о положении 17
2.2.2 Обратная задача о положении 19
2.3. Реализация программного комплекса 25
2.3.1 Сокет-сервер 26
2.3.2 Сокет-клиент 26
2.3.3 Веб-сервер 26
Глава 3. Решение задачи группового управления 29
3.1. Режим доставки и размещения груза 30
3.2. Режим забора груза и его доставки 31
Заключение 32
Список литературы
В современном мире робототехника занимает особое место в науке. Быстро развивающиеся технологии позволяют достигать все более высокого уровня технологий. Все чаще для решения разного рода задач используются группы или даже целые рои роботов. Такие системы, как правило, применяются на крупных фабриках, производствах или складах. Например, американская компания Amazon, крупнейшая в мире на рынках платформ электронной коммерции, использует множество мобильных роботов, для автоматизации работ на складе. Также можно найти исследования, касающиеся построения систем управления роями квадрокоптеров для обнаружения и слежения за объектами [1].
Помимо роботов конкретного типа, встречаются гибридные решения, например компания robominds GmbH занимается разработкой мобильного робота с интегрированным многозвенным роботом манипулятором. Такой подход к задаче позволяет использовать одного робота для захвата и доставки объекта в необходимую область. Однако, у такой системы имеется существенный недостаток: работа с тяжелыми объектами становится непростой задачей. В качестве решения этой проблемы можно предложить использовать группу из двух роботов: промышленного робота- манипулятора и мобильного робота.
Необходимо заметить, что для успешного решения задачи группового управления, необходимо не только спроектировать и сконструировать робототехническую систему, но и построить законы управления группой роботов, а также разработать программное обеспечение для реализации построенных законов, что является отдельной, критически важной задачей.
Постановка задачи
Будем решать задачу группового управления роботами разного типа, мобильного робота и робота манипулятора. Задачу можно рассматривать в двух постановках: задача доставки и размещения груза и задача забора груза и его доставки. Задачу доставки груза будет выполнять мобильный робот, тогда как задачу размещения груза или его забора будет исполнять робот манипулятор. Коммуникацию между устройствами будем реализовывать при помощи сигналов.
Под группой роботов будем понимать группу мобильных объектов, координирующих свои действия для достижения общей цели [2].
Под задачей группового управления будем понимать задачу построения и реализации законов управления гарантирующих достижения групповой цели [2].
В работе были рассмотрены математические модели мобильного робота, а также робота манипулятора. Построены законы управления в форме обратных связей для мобильного робота при движении по целевым точкам и по заданной непрерывной траектории. Построен программный комплекс для управления роботом манипулятором. Он может быть использован как для управления оператором, так и для реализации автономной системы управления.
Задача группового управления решена. Разработанные режимы группового управления позволяют решать широкий спектр задач, возникающих при работе с грузами. Построенную можно модифицировать: включать в группу дополнительных робототехнических агентов, как рассмотренных выше типов, так других. Также есть возможность модификации самих роботов, их можно оснащать различного рода датчиками, системами технического зрения или даже применять подходы искусственного интеллекта.
Подобные изменения можно осуществлять на базе уже готового программного кода. Поскольку его основная часть реализована на широко рас-пространенном языке Python, интеграция технологий, как уже существующих, так и тех, которые появятся в будущем может быть произведена.
