Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Сервисные мобильные роботы и их классификация 10
1.1 Робототехника 10
1.2 Сфера применения роботов 12
1.3 Моделирование и анализ роботов 14
2 Первоначальные данные для решения задачи моделирования движения
сервисного мобильного робота 16
2.1 Выбор программного обеспечения 16
2.1.1 Программный комплекс CopelliaSim 18
3 Программирование алгоритмов движения мобильного робота 22
3.1 Создание сервисного мобильного робота 22
3.2 Движение сервисного робота 30
3.3 Движение мобильного робота вдоль стены 33
3.4 Создание пользовательского интерфейса 36
3.5 Создание командной строки для движения мобильного робота 40
3.6 Создание поля с заданным расстоянием и углом поворота 42
3.7 Движение мобильного робота в автоматическом режиме 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
ЛИТЕРАТУРА 51
ПРИЛОЖЕНИЕ А Программа движения мобильного робота вдоль стены ... 53
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Программа движения мобильного робота в автоматическом режиме 58
Стимулами к широкому внедрению роботов - помощников человека, являются предпосылки значимо снизить рабочую нагрузку на персонал в тех технологических цепочках, в которых велика доля ручного, рутинного, затратного по времени исполнения труда.
Внутрипроизводственная логистика. Транспортные роботы - погрузчики и тягачи - выполняют функцию погрузки, перемещения и доставки сырья, материалов и готовой продукции на промышленных предприятиях. В медицинской сфере перед коллаборационными механизмами поставлена задача развозки пищи, сборки белья, помощи пациентам [1].
Военные цели. Мобильные роботы способны достичь труднодоступных мест, особенно при выполнении миссий, опасных для людей: разминирование, разведка в зонах обстрела, боевые операции.
Исследовательские работы. Инженеры с помощью роботов добираются в точки, недоступные для человека: берут пробы вулканической магмы, погружаются на дно глубоководных впадин, поднимаются в разреженные слои воздуха.
Бытовая сфера. Автоматы-помощники выполняют работы, связанные с уборкой дома и уходом за дворовой территорией; роботизированные игрушки развлекают и обучают детей; промороботы работают в сфере услуг и торговли [1].
Автомобильная отрасль. Беспилотные транспортные средства постепенно внедряются в дорожную инфраструктуру.
Это позволяет осуществить поиск признаков общности применения сервисных роботов и предложить концептуальный подход к описанию эргатической системы «человек-робот-рабочая среда» в терминах принципов её организации, построения внутренней среды роботов и создания интеллектуального окружения с набором ассистивных функций, облегчающих человеку-оператору (конечному пользователю) мониторинг активности мобильных автономных сервисных роботов внутри рабочих помещений.
Современные мобильные роботы могут самостоятельно перемещаться в окружающем пространстве и выполнять необходимые действия с помощью манипуляторов. Робот оснащен системой технического зрения и набором информационных датчиков, которые могут дать полный обзор текущей ситуации. База знаний робота позволяет самостоятельно ориентироваться в окружающей среде и принимать решения о действиях, необходимых для решения задачи. Таким образом, манипуляционный мобильный робот представляет собой интеллектуальную техническую систему, которая обеспечивает автономное поведение [2].
Использование робототехники в различных применениях, связанных с решением специальных задач, требует максимального упрощения способов взаимодействия человека и робота. Задача управления роботом оператором в этом случае включает диалог на естественном языке, основанный на проблемах, и наблюдение за действиями робота. В этом случае модифицируется постановка контрольной задачи, так как робот становится уже не объектом управления, а техническим субъектом-партнером, который способен самостоятельно определять свои подзадачи и поведение в интересах общей задачи, поставленной оператором [1, 3].
Особую роль в решении задач управления виртуальными роботами играет система информационных датчиков, которая должна самостоятельно анализировать текущую ситуацию. Он должен самостоятельно искать и обнаруживать опасные объекты и свободно перемещаться в пространстве, где могут быть расположены другие препятствующие объекты. Если контакт с оператором потерян, робот должен самостоятельно вернуться в исходное положение, используя полученную и сохраненную информацию о внешнем мире [2].
Цель выпускной квалификационной работы - создание виртуальной модели сервисного робота.
Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:
1. Создание трехмерной идеализированной модели мобильного робота.
2. Программирование движений модели мобильного робота, и создание интерфейса пользователя для управления роботом в ручном режиме;
3. Программирование режима выполнения мобильным роботом загруженной программы пользователя.
Методы исследования включают анализ литературы и информации из открытых источников о создании виртуальных моделей роботов, программировании движения роботов, а также математическое моделирование движения мобильного робота с использованием программного комплекса.
Главной целью данной работы являлось создание виртуальной модели сервисного робота.
В результате работы получены следующие результаты:
1. Изучены среда разработки моделей роботов CoppeliaSim и язык программирования Lua;
2. Создана трехмерная идеализированная модель мобильного робота и настроено взаимодействие виртуального инфракрасного датчика с окружением;
3. Написаны, запрограммированы простейшие алгоритмы, такие как: различные виды поворотов и движение робота вдоль стены;
4. Создан интерфейс пользователя для управления мобильным роботом;
5. Запрограммирована возможность управления движением мобильного робота в ручном режиме с использованием интерфейса пользователя;
Запрограммирован автоматический режим движения мобильного робота в соответствии с загруженной программой пользователя.
