АННОТАЦИЯ 1
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Обзор алгоритмов объезда препятствий роботом 5
2 Создание управляющих программ для робота 11
2.1 Модель реального робота и среда его программирования 11
2.2 Особенности модели виртуального робота 16
2.3 Описание простых алгоритмов движения робота 17
3 Объезд препятствий роботом TRIK 24
3.1 Содержание алгоритма объезда препятствий 24
3.2 Программирование на языке Java 27
3.3 Работа алгоритма в виртуальной среде TRIK Studio 33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ .. 40
В настоящее время мобильная робототехника проникает во многие сферы жизни человека: автоматизация технологических процессов,
развлечения, военная сфера, работа в космосе и под водой. Качество и скорость выполняемой роботами работы напрямую зависит от их способности найти свое местоположение в пространстве, кратчайший путь объезда препятствия, от скорости перемещения в заданную точку. Этими вопросами занимается большое число специалистов, появляются новые алгоритмы, они упрощаются и совершенствуются. В задачи локализации и объездов препятствий входят: скорость обработки информации, точность локализации, быстрота выбора оптимального маршрута, скорость и точность прохождения выбранного маршрута. Качество выполнения данных действий обеспечивает точное оборудование, такое как: инфракрасные,
ультразвуковые датчики расстояния, тактильные датчики (датчики касания), датчики цвета и света, энкодеры, а также GPS навигатор и компас.
При работе с алгоритмами объезда препятствий и локализации возникает проблема тестирования алгоритмов, так как собирать робот и загружать в него рабочую программу может являться дорогим и затратным по времени процессом. Помимо этого, если были допущены ошибки в программе или при сборке робота, расходуется еще больше времени на разработку робота. Решением этой проблемы становится имитационная среда, «имитатор», в которой можно смоделировать робот и виртуально провести тестирование рабочей программы. Данная возможность значительно упрощает процесс разработки и тестирования рабочих программ.
В качестве среды разработки управляющих программ в настоящей работе используется визуальная среда программирования TRIK Studio. Она позволяет не только написать программу для робота, но и выполнить ее в режиме «отладки». Кроме того при отработке программ TRIK Studio
имитирует некоторые физические особенности работы реального робота - инерцию робота после остановки моторов (робот по инерции продолжает немного двигаться), а так же погрешности в работе датчиков, которыми оснащается робот (энкодеров и датчиков расстояния).
Целью работы является создание управляющей программы для мобильного робота, позволяющей перемещаться на заданное оператором расстояние и объезжать препятствия.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести обзор существующих алгоритмов объезда препятствий для мобильного робота; с учетом ограничений, наложенных на функциональные возможности мобильного робота, выбрать подходящий навигационный алгоритм для программирования; написать программы, управляющие движением мобильного робота при перемещении на местности с препятствиями.
В настоящей работе был проведен анализ существующих алгоритмов объездов препятствий и изучены возможности кибернетического конструктора TRIK. Были написаны простейшие программы, такие как: различные виды поворотов и движение робота вдоль стены. После проведенного анализа была выявлена невозможность осуществления изученных алгоритмов объезда препятствий на роботе TRIK, поэтому был выбран альтернативный алгоритм под названием «Метод Квадратов». Этот метод был выбран из-за простоты реализации на конструкторе TRIK.
Была построена виртуальная модель робота в среде программирования TRIK Studio, с использованием контроллера и двух ИК датчиков расстояния. В виртуальной среде был проведен ряд экспериментов с различными параметрами модели и были выявлены плюсы и минусы «Метода Квадратов». Оптимальным управляющим сигналом, подаваемым на моторы, является 60%. С такой скоростью была достигнута максимальная точность достижения точки схода. Так же было найдено оптимальное время движения робота после преодоления препятствия. Оно составило 1 секунду. За это время робот получит необходимое для маневра расстояние и может повернуться без возможности столкновения с препятствием.
Данный метод оказался достаточно точным и простым в реализации, но не оптимизированным, в следствии чего робот совершает значительные перемещения.
