ЗАДАЧА КОЛЛЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТАМИ

ВВЕДЕНИЕ 5
1 Методы управления группой мобильных роботов 8
1.1 Распределение целей в группах мобильных роботов 13
1.2 Методы решения задачи распределения целей 14
2 Программирование движения группы роботов по координатам с учетом
распределения целей 18
2.1 Среда разработки Microsoft Robotics Developer Studio 19
2.2 Реализация алгоритма с децентрализованной системой управления
роботами и упрощенной системой распределения целей 24
2.3 Реализация алгоритма децентрализованного управления с
улучшенным методом распределения целей 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
Купить

Эпоха робототехники, зародившаяся еще во второй половине XX века, набирает стремительный темп. Роботы активно входят в повседневную жизнь. Робототехника стала интенсивно развивающейся отраслью. В настоящее время робототехнические системы являются базой автоматизации современной промышленности, транспорта, медицины, космонавтики и других сфер жизни.
Роботы находят применение там, где человеку работать затруднительно, например, в зонах радиоактивного и химического заражения, в боевых действиях или на опасных предприятиях. Роботы способствуют облегчению труда человека, а также расширяют горизонты их деятельности. В современном мире роботизированные системы применяются для решения огромного количества различных задач, таких как планирование движения, обеспечение взаимодействия, прогнозирование и пр.
Термин «мобильный робот» обозначает робота, который может самостоятельно осуществлять перемещение в пространстве. Существует три больших класса мобильных роботов: первый - это наземные роботы, второй - воздушные, третий - морские.
Некоторые задачи, такие как исследование других планет, сборка сложных конструкций в экстремальных условиях и многие другие, невозможно решить одному роботу. Для этого необходимо групповое взаимодействие.
Проблема группового управления - это глобальная проблема, актуальная для многих сфер жизни. Везде, где существует некоторая группа технических объектов, которые должны совместными усилиями выполнить некоторую работу или решить некоторую задачу, возникает проблема группового управления или группового взаимодействия.
Под группой роботов здесь будем понимать группу мобильных объектов, координирующих свои действия для достижения общей цели.
Групповое применение роботов обусловлено рядом преимуществ, таких как:
• большой радиус действия, который достигается благодаря рассредоточению роботов по всей рабочей зоне,
• расширенный набор выполняемых функций, достигаемый за счет установки на каждого робота индивидуальных исполнительных устройств,
• Повышается вероятность выполнения задания, за счет появления возможности перераспределения целей между роботами в случае выхода из строя какого-либо элемента группы.
Применение групп роботов в различных областях человеческой деятельности становится наиболее востребованным. В результате чего возникает проблема организации группового взаимодействия. Решается данная проблема с помощью решения задач децентрализации системы управления и распределения целей.
Задачей группового управления можно считать задачу определения цели и оперативность нахождения решения при минимизации ресурсов группы, обеспечивающих выполнение действий всех объектов, необходимых для достижения групповой цели.
Для обеспечения группового взаимодействия необходимо решить ряд задач:
Во-первых, необходимо решить задачу определения количественного и функционального состава группы, что при использовании гетерогенных групп становится особенно актуальным;
Во-вторых, необходимо решить задачу распределения целей между роботами, с учетом характера целей, функциональных возможностей каждого робота и среды их функционирования;
В-третьих, необходимо организовать взаимодействие роботов группы на уровне взаимосвязи и согласовать их вне- и внутригрупповое поведение при достижении целей;
В-четвёртых, для обеспечения высокой надежности группы, необходимо реализовывать децентрализованное управление, что приводит к распределенной структуре робототехнической системы.
Целью данной работы является нахождение решения задачи распределения целей между роботами группы, реализация алгоритма перемещения с упрощенным и с улучшенным методом распределения целей.
Для достижения поставленной цели работа разбивается на ряд подзадач:
1. Проведение анализа методов управления группой мобильных роботов, в том числе обзор методов распределения целей в группе мобильных роботов;
2. Разработка алгоритмов перемещения группы мобильных роботов методом децентрализованного управления с упрощенной системой распределения целей и методом децентрализованного управления с улучшенной системой распределения целей;
3. Реализация разработанных алгоритмов в среде программирования Microsoft Robotics Developer Studio и проведение их анализа.

Купить