АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 10
1.1. ОБЗОР АНАЛОГОВ 10
1.2. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 13
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ 19
2.1. Составные части аппаратного комплекса. 19
2.2. Функциональные требования системы 19
2.3. Требования к роботу в целом 19
2.4. Требования к конструкции робота 20
2.5. Требования к пульту управления и VR-шлему 21
2.6. Требования к программной части 22
2.6.1. Требования к управлению роботом: 22
2.6.2. Требование к программному обеспечению ноутбука 22
2.6.3. Требование к программному обеспечению смартфона 23
2.7. Требования к помещению 23
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 24
3.1. АРХИТЕКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 24
3.2. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 26
3.3. ОПИСАНИЕ ДАННЫХ 29
4. РЕАЛИЗАЦИЯ 30
4.1. Сборка прототипа 30
4.2. Реализация программного обеспечения 42
4.2.1. Приложение смартфона. 42
4.2.2. Приложение ноутбука 45
4.2.3. Программное обеспечение Wi-Fi усилителя 46
5. ТЕСТИРОВАНИЕ 47
5.1. МЕТОДОЛОГИЯ ТЕСТИРОВАНИЯ 47
5.2. ПРОВЕДЕНИЕ ПРОЦЕДУРЫ ТЕСТИРОВАНИЯ 47
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51
ПРИЛОЖЕНИЕ А 53
ВВЕДЕНИЕ 8
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 10
1.1. ОБЗОР АНАЛОГОВ 10
1.2. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 13
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ 19
2.1. Составные части аппаратного комплекса. 19
2.2. Функциональные требования системы 19
2.3. Требования к роботу в целом 19
2.4. Требования к конструкции робота 20
2.5. Требования к пульту управления и VR-шлему 21
2.6. Требования к программной части 22
2.6.1. Требования к управлению роботом: 22
2.6.2. Требование к программному обеспечению ноутбука 22
2.6.3. Требование к программному обеспечению смартфона 23
2.7. Требования к помещению 23
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 24
3.1. АРХИТЕКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 24
3.2. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 26
3.3. ОПИСАНИЕ ДАННЫХ 29
4. РЕАЛИЗАЦИЯ 30
4.1. Сборка прототипа 30
4.2. Реализация программного обеспечения 42
4.2.1. Приложение смартфона. 42
4.2.2. Приложение ноутбука 45
4.2.3. Программное обеспечение Wi-Fi усилителя 46
5. ТЕСТИРОВАНИЕ 47
5.1. МЕТОДОЛОГИЯ ТЕСТИРОВАНИЯ 47
5.2. ПРОВЕДЕНИЕ ПРОЦЕДУРЫ ТЕСТИРОВАНИЯ 47
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51
ПРИЛОЖЕНИЕ А 53
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 58
ПРИЛОЖЕНИЕ В 63
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 87
Роботы значительно упростили жизнь в современном мире. Роботов в основном применяют в медицине (роботизированная хирургия, бионические протезы), космосе, системах безопасности, производстве (автоматизированные промышленные роботы), быту (робот-пылесос, робот- газонокосильщик, умный дом), развлечениях (детские игрушки), образование[1].
Роботы выполняют интеллектуальную, ловкую, силовую работу. Три цели создания робота:
• упрощение или замена труда, выполняемого человеком;
• решение задач, не посильных человеку;
• охрана здоровья человека.
Часто геологам, археологам, шахтёрам и спасательным службам необходимо исследовать место, не доступное для прямого осмотра или анализа по различным причинам:
• узость пространства;
• вероятность обвала;
• заражённость места.
Такого рода роботы должны выполнять роль исследователя недоступных мест, а значит, что он должен обладать хорошей проходимостью. То есть иметь:
• малые габариты;
• удобный способ передвижения;
• удароустойчивость;
• влагозащищённость;
• устойчивость к переворотам;
• продолжительную автономность;
• обратную связь из данных робота.
Для определения состояния ситуации на растоянии используются показания датчиков и видеосвязь. Также для необходимых действий с небольшими объектами рнужно иметь манипуятор. Он позволит роботу извлечь предмет из опасной среды или доставить предметы первой необходимости.
Есть необходимость построение трёхмерных моделей местности для определиения любых геометрических параметров рельефа - растояний, высот, объёмов и т.п. Датчики для измерения расстояния могут использовать различные принципы измерений: индуктивный, ультразвуковой или оптический. Датчики с рассеянным отражением и аналоговым выходом могут измерять расстояния в широких пределах. Оптические датчики радарного типа, преимущественно лазерные, могут измерять большие расстояния [2].
Лидар (лазерный радар) - это оптический датчик, приняемый ряде систем активной безопасности транспортных средств[3]. Датчики предоставляют компьютеру трёхмерное облако точек, обозначающее окружающее пространство.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка мобильной системы, управляемой дистанционно и передающей видео и данные для построения 3D модели окружающей местности.
В представленной работе были разобраны все основные темы, связанные с проектированием, разработкой и вводом в эксплуатацию мобольного робототехнического комплекса. Подобраны аппаратные решения, подходящие под требования системы. На стадии разработки, внедрения и эксплуатации использовалось свободное ПО: Python, Geany и Android Studio. Был сконструирован прототип системы и написано программное обеспечение под мобильного робота, ноутбука в качестве пульта управления и VR-шлема в виде Android устройства. В ходе проектирования было оценена стоимость прототипа и стоимость завершённого проекта. Система получила стоимость ниже своих аналогичных решений. Система может вести дистанциооное управление робота через Wi-Fi ретрансляторы. В процессе управления робот передал показания датчиков, данные лидара и видеосвязь.
Система прошла альфа-тестирование. Из-за несоответствия некоторых характеристик протопита с будущей разрабатываемой системы, были проверены только следующие функции: время задержки видеосвязи между роботом и VR-шлемом и построение 3D модели помещения.
