ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Анализ задачи построения 2-D схемы препятствий. Обзор программных и аппаратных компонентов 6
1.1 Постановка задачи 6
1.2 Метод построения схемы препятствий в замкнутом пространстве 7
1.3 Обзор контроллера Arduino Robot 9
1.4 Беспроводное соединение с помощью Bluetooth 12
1.5 Ультразвуковой дальномер 13
Глава 2. Разработка и проектирование мобильной системы 14
2.1 Выбор программных средств 14
2.1.1 Среда разработки программного кода микроконтроллера 14
2.1.2 Среда разработки серверной части и компонент визуализации . 16
2.2 Проектирование общей схемы работы мобильной системы 17
2.2.1 Схема взаимодействия робота с удаленным сервером 17
2.2.2 Проектирование схемы работы робота и его компонентов 18
2.2.3 Проектирование схемы работы удаленного сервера 28
Глава 3. Реализация алгоритмов 30
3.1 Реализация алгоритма для серверной части 30
3.2 Реализация алгоритма для робота 37
Глава 4. Тестирование мобильной системы 44
4.1 Методика тестирования 44
4.2 Тестирование робота 45
Заключение 50
Список использованных источников 52
Приложение А. Листинг программы на Arduino Robot 53
Приложение Б. Листинг программы на Arduino UNO 57
Приложение В. Листинг программы на Windows Forms 60

Купить

В настоящее время развитие робототехники привело к активному росту интереса к мобильным роботам, предназначенным для решения широкого круга задач.
В результате популяризации робототехнических средств, задача о построении схемы замкнутого пространства с препятствиями, а также позиционирование робота в пространстве представляют большой интерес для современного мира. Задачи навигации и локализации сложны и до сих пор не решены в степени, достаточной для повсеместного использования роботов.
Наличие схем препятствий позволяет мобильным системам самостоятельно принимать решение о дальнейшем передвижении, поэтому построение схематической карты необходимо для обеспечения автономности мобильным системам.
Существуют инерциальные системы навигации и системы, основанные на использовании технологий GPS, однако такие системы не в состоянии обеспечить необходимую точность в построении карты препятствий для текущего местоположения мобильной системы, в то время как развитие способов локальной навигации на основе получения данных, получаемых с различных датчиков расстояния, позволяет с высокой степенью достоверности осуществлять оценку не только координат самого робота на местности, но и окружающих его объектов.
В рамках автономной системы навигации применяются гироскопы, цифровые компасы. Существенным недостатком таких систем является их чувствительность к неравномерностям поверхности: наклонам, кочкам и т. д. Это вносит определенные ограничения на их использование.
Локальные системы используют для позиционирования некоторую точку, обычно стартовую. Данные системы могут применяться на относительно больших локациях, например, для тактических беспилотных самолетов, работающих в рамках известной территории. Система навигации A-GPS, использующая для позиционирования сотовые сети, также является локальной. В условиях замкнутого пространства целесообразно применение локальной системы позиционирования. В настоящее время наиболее часто применяются системы, использующие дальномеры: лазерные, инфракрасные, ультразвуковые и т. д. Системы датчиков способны получать и обрабатывать информацию о среде робота, а затем передавать эту информацию системе управления для проведения расчетов и построения карты препятствий. От качества этих данных зависит возможность оперативного реагирования на изменения окружающей обстановки и, в конечном итоге, успех выполнения роботом поставленной задачи. Сложность технического процесса определения текущего местоположения и построения карты обусловлена низкой точностью приборов, участвующих в процессе вычисления расстояний до препятствий относительно местоположения робота.
Актуальность данной дипломной работы заключается в необходимости расширения методов и алгоритмов для построения схем замкнутых локальных пространств, с использованием интегрированных в мобильную систему датчиков. Актуальность также обуславливается быстрым распространением различных робототехнический устройств, поскольку робототехника приобретает все большее значение и становится общедоступной.
Актуальность данной дипломной работы заключается в необходимости расширения методов и алгоритмов для построения схем замкнутых локальных пространств в связи с быстрым распространением различных робототехнический устройств, а также необходимостью исследования труднодоступных или опасных для человека мест.
Цель работы - разработать мобильную систему, позволяющую строить схематическую двумерную карту окружающего пространства и решать задачу позиционирования модуля на ней.
Система должна уметь обрабатывать данные с датчиков, строить по этим данным карту препятствий, вычислять маршрут к ближайшей неизведанной территории, а также адекватно реагировать на изменения этой карты в процессе передвижения по построенному маршруту и корректировать его при необходимости. В ходе работы были сформулированы следующий список задач, которые необходимо решить при реализации:
- анализ проблемы построения карты препятствий и навигации на ней робота;
- выбор комплектующих и робототехнических модулей для создания мобильной системы;
- выбор инструментальных средств и технологий создания системы;
- реализация методов и алгоритмов для осуществления передвижения робота;
- реализация методов приема-передачи данных и их последующая обработка;
- тестирование мобильной системы.
В первой главе проводится анализ построения 2-D схемы препятствий и обзор программных и аппаратных компонентов.
Во второй главе описываются основные моменты разработки и проектирования мобильной системы.
Исследование основных алгоритмов и реализация основного функционала описана в третьей главе.
В главе «Апробация и тестирование системы» проводится анализ работоспособности реализованной системы, приводятся результаты работы и корректировки методов системы.
В заключении сделан вывод о степени достижения поставленных целей и задач.
Данная работа содержит 71 страницу, 4 главы, 17 рисунков, 1 таблицу.

Купить