ВВЕДЕНИЕ 7
1 Обзор систем локации 8
1.1 Применение СЛ на мобильных роботах 8
1.2 Обзор устройства Mi Robot 9
1.3 Метод одновременной локализации и построения карты 13
1.4 Постановка задачи 15
2 Обзор аппаратных средств 16
2.1 Микрокомпьютеры и микроконтроллеры 16
2.2 Датчики расстояния 18
2.3 Датчик глобальной навигации 25
2.4 Датчик ориентации 27
2.5 Оптический сенсор 28
3 Разработка системы локации мобильного робота 30
3.1 Функциональная схема 34
3.2 Кинематическая схема 35
3.3 Математическое описание 36
4 Разработка алгоритмического и программного обеспечения 42
4.1 Программа для микроконтроллера 42
4.2 Программа для микрокомпьютера 46
5 Свойства системы локации 48
5.1 Основные возможности 48
5.2 Характеристики измерительных устройств 49
6 Экономическое обоснование проекта 52
6.1 Смета затрат для реализации системы локации 52
7 Безопасность и экологичность 53
7.1 Режим работы оператора ЭВМ 53
7.2 Параметры микроклимата 55
7.3 Анализ вредных факторов 56
7.4 Охрана окружающей среды. Списание и утилизация отходов 62
7.5 Чрезвычайные ситуации 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
Роботы представляют собой универсальные устройства для воспроизведения двигательных и интеллектуальных функций человека. Одним из важных классов являются мобильные роботы. Практической целью создания роботов является передача им тех видов деятельности, которые для человека трудоёмки, тяжелы, монотонны, вредны для здоровья и жизни. Это, прежде всего - вспомогательные производственные операции (загрузка и выгрузка установок, станков, автоматов); основные производственные операции (сварка, окраска, резка, сборка и т.д.); работы в так называемых экстремальных условиях (под водой, в космосе, в радиоактивных и ядовитых средах).
Однако до сих пор большая часть всех роботов управляются человеком, или следуют определенной четкой программе и очень малая часть интеллектуальных роботов, которые могут выполнять различные сложные операции без вмешательства человека.
Создание МР, обладающих развитыми возможностями самостоятельного формирования маршрута и продвижения по нему, а также автоматического решения поставленных перед ним задач, является на текущий момент актуальной задачей. Учитывая это, особенно большое значение приобретают устройства систем локации, позволяющие осуществлять автономное функционирование МР, в частности передвижение в незнакомой местности в априори неизвестных условиях и наличии некоторой степени неопределенности данных, получаемых от окружающей среды.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы, были изучены существующие системы локации, используемые мобильными роботами. Изучены алгоритмические подходы решения задачи ориентирования мобильных роботов в окружающей среде.
На основе полученной информации была реализована модель собственной системы локации с использованием доступных и недорогих сенсоров.
После проведенных испытаний разработанной системы локации выявлена точность измерения используемых датчиков, а также точность отклонения механики сервоприводов.
Для дальнейшего развития системы локации предстоит модернизировать программное обеспечение, как контроллера СЛ, для повышения надежности работы системы, увеличения быстродействия ответов на запрос главного микро-компьютера, так и ПО самого микрокомпьютера, добавить оптимизированные алгоритмы для максимально быстрого сканирования, а также алгоритмы для проверки на различные ситуации, с которыми может столкнуться мобильный робот.
Для уменьшения колебательных движений кронштейна, на котором закреплены камера и дальномер, необходимо разработать и изготовить кронштейн другой, более жесткой конструкции.
Основными достоинствами данной системы является, построение карты местности не двухмерного пространства, а трех мерного. Так как данная система локации снабжена камерой, то в дальнейшем можно разработать алгоритмы для распознавания не только препятствий, а типы объектов.
