Тема: МОДЕЛИРОВАНИЕ МОБИЛЬНОГО РОБОТА В СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ V-REP

Во всех сферах человеческой деятельности, начиная от медицины и заканчивая промышленным производством и научными исследованиями, можно увидеть широкий спектр роботов и роботизированных систем. Преимущество роботов заключается в том, что они могут заменить человеческий труд, способны работать в труднодоступных средах и опасных для человека условиях, и обеспечивают высокую точность позиционирования рабочих органов.
Перед инженерами, которые занимаются разработками в области робототехнических систем, встает вопрос о том, каким именно образом роботы будут выполнять порученную им работу, какие средства для этого необходимы, какими определенными технологическими качествами должны обладать автоматические роботы. Если говорить о мобильных роботах, то они должны уметь ориентироваться в пространстве, перемещаться на необходимое или заданное расстояние. Для выполнения этих задач инженеры и программисты используют, либо создают различные алгоритмы навигации. Для того чтобы робот мог ориентироваться в пространстве и доставлять грузы, помимо систем навигации, роботу необходимы системы очувствления и технического зрения.
В процессе работы над роботом инженеры сталкиваются с проблемой тестирования разрабатываемой системы. Сразу получить рабочий продукт получается крайне редко. Зачастую результат достигается благодаря проведению серии экспериментов и анализу полученных результатов, на основе которых делается вывод о модификации разрабатываемой рабочей системы. Однако, собирать робота целиком, загружать в него рабочую программу и производить тестирование в реальных условиях довольно затратно, требует много времени и сил. Помимо этого, в случае допущенной инженерами ошибки и повреждения робота появляются лишние затраты на ремонт оборудования, что увеличивает время разработки. Для решения этой проблемы , создаются специальные программы, называемые «имитаторами», в которых можно виртуально произвести тестирование рабочей программы, а также проверить функционирование механизма робота, заранее смоделировав его. Благодаря подобным программам осуществлять тестирование роботов и алгоритмов их управления стало гораздо проще и удобнее, что самым решительным образом облегчает работу разработчикам.
В настоящее время есть несколько доступных платформ моделирования, таких как Webots, Open или HRP Gazebo. Довольно часто бывает необходима перекомпиляция кода на различные аппаратные платформы, или необходимо сопоставить имитируемую модель и контроллер, взятые из двух различных файлов.
Симулятор V-REP - это результат попыток соответствовать всем требованиям к универсальности и масштабируемости среды моделирования. При создании реального робота в V-REP возможно провести ряд экспериментов на виртуальной модели, конструктивно повторяющей реальный робот.
К системам, позволяющим роботу получать информацию об окружающей среде и пространстве, относятся: лазерные дальномеры, датчики движения, света, цвета, температуры, влажности, задымленности, тактильные датчики, системы GPS. Большинство моделей упомянутых датчиков уже содержатся в базе данных V-REP.
Целью работы является создание модели виртуального мобильного робототехнического комплекса в программной комплексе V-REP и алгоритмов управления виртуальным мобильным роботом во время движения.
Задачи, решаемые в работе:
• Изучение возможностей программной среды V-REP и языка программирования для создания управляющих программ;
• Создание виртуальной модели мобильного транспортного робота;
• Создание программы, управляющей движением виртуального мобильного робота в заданные координаты;
• Создание программы объезда препятствий виртуальным мобильным роботом, оснащенным ультразвуковыми датчиками расстояния.

Купить

В данной работе рассмотрены базовые подходы для создания симуляций робототехнических систем в программе V-REP (Virtual Robotics Experimentation Platform), и изучены основы программирования на языке Lua, который используется для создания управляющих программ роботов.
Был рассмотрен алгоритм, позволяющий мобильному роботу совершать движения по прямой линии, а так же обходить препятствия, установленные на сцене. В ходе работы, была создана виртуальная модель мобильного робота Pioneer 3-dx. Изучены ультразвуковые датчики расстояния, при помощи которых робот ощущает окружающую среду и может ориентироваться в ней . Далее робот был модифицирован путем сокращения ультразвуковых датчиков расстояния, которые позволяют определять впередистоящее препятствие, до семи.
На первом этапе работы был изучен алгоритм Брайтенберга для перемещения робота. Прежде чем приступить к созданию управляющей программы, были подобраны и изучены формулы вычисления расстояния от начального положения робота до целевой точки, а так же формула вычисления угла поворота. Были созданы наглядные блок-схемы, позволяющие подробно разобраться в представленных алгоритмах.
При решении задачи навигации мобильного робота был использован локальный метод, представляющий собой программу, задающую лишь небольшой отрезок пути, а в конечной точке выбирается дальнейшая траектория.
Далее были запрограммированы управляющие программы движения робота по координатам и объезда препятствий мобильным роботом Pioneer 3- dx.

Купить