ВВЕДЕНИЕ 5
1 Организация складского хозяйства предприятия 7
1.1 Задачи складского хозяйства предприятия 7
1.2 Классификация складских помещений 8
1.3 Размеры складского помещения 10
1.4 Автоматизация складского помещения 10
1.5 Учёт в складском помещении 11
2 Разработка аппаратной части комплекса 13
2.1 Используемые датчики 13
2.1.1 Детектирование траектории и определение перекрёстков 13
2.1.2 Поворот/разворот 15
2.2 Используемые дополнительные устройства 15
2.2.1 Управление электродвигателями 15
2.2.2 Вычислительные мощности 16
3 Разработка программного обеспечения нижнего уровня для
микроконтроллера AVR ATMEGA 19
3.1 Описание среды разработки Arduino IDE 19
3.1.1 Редактор 19
3.1.2 Блокнот 21
3.1.3 Закладки, файлы и компиляция 21
3.1.4 Загрузка скетча в Arduino 22
3.1.5 Библиотеки 23
3.1.6 Аппаратные средства других разработчиков 23
3.1.7 Мониторинг последовательной шины 23
3.1.8 Настройки 24
3.1.9 Платы 24
3.2 Взаимодействие Arduino UNO и MPU-6050 26
3.3 Взаимодействие Arduino UNO и L298N 27
3.4 Реализация ПИД-регулятора 28
3.5 Реализация протокола обмена данными 35
3.6 Обработка получаемых команд 36
3.6.1 Гироскоп 36
3.6.2 Поворот 37
3.6.3 Управление двигателями 37
4 Разработка программного обеспечения нижнего уровня для одноплатного
компьютера Raspberry PI 39
4.1 Компьютерное зрение 39
4.2 Первичная обработка изображения 42
4.3 Выделение объекта 43
4.4 Определение «колен» на объекте 46
4.5 Определение типа перекрёстка 48
4.6 Определение центра перекрёстка 50
4.7 Получение изображения с камеры 51
5 Сборка стенда и установка необходимого ПО 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 56
ПРИЛОЖЕНИЕ A 58
ПРИЛОЖЕНИЕ B 62
ПРИЛОЖЕНИЕ C 64
ПРИЛОЖЕНИЕ D 67
ПРИЛОЖЕНИЕ E 71
ПРИЛОЖЕНИЕ F 79
ПРИЛОЖЕНИЕ G 89
ПРИЛОЖЕНИЕ H 90
Сейчас, как никогда ранее, главным условием выживания на рынке товаров - это своевременная доставка грузов, а также уменьшение стоимости самой доставки.
Проблемы, решаемые в этой работе, это исключение человеческих ошибок при круглосуточном обслуживание склада, путём внедрения в нём автоматизированных платформ по транспортировке грузов. У электроники не бывает плохого настроения, усталости и недовольство начальством. В свою очередь людям тяжело синхронизировать свои действия на огромной территории, технике же достаточно отправить одну команду, чтобы платформа «по пути» захватила ещё один груз, ей не нужно заглядывать за угол, чтобы убедится в отсутствии другого погрузчика, техника должна заранее знать о его присутствии или отсутствии.
Можно ли склад сделать умным, безопасным для груза и обслуживающего персонала? Какие ещё операции можно автоматизировать на складе с помощью «роботов»? Каким будет будущее логистических центров?
Реализация любого программно-аппаратного комплекса заключается в следующем:
- Постановка задачи;
- Определение ключевых моментов в реализации;
- Определение и поиск аппаратных средств, для решения поставленной задачи;
- Определение и поиск сред разработки, для решения поставленной задачи;
- Подготовка стенда для разработки и отладки программно-аппаратного комплекса;
- Разработка алгоритмов и протоколов управления;
- Окончательная сборка и настройка программно-аппаратного комплекса.
В данной работе необходимо:
- Определить ключевые моменты в реализации;
- Определить и найти аппаратные средства, для решения поставленной задачи;
- Определить и найти среды разработки, для решения поставленной задачи;
- Подготовить стенд для разработки и отладки программно - аппаратного комплекса;
- Разработать алгоритмы и протоколы управления.
Машинное зрение - это уже не фантастика, это наша реальность. Реализованные в этой работе задачи ещё один тому пример. Научить технику видеть перекрёстки можно, но это всего лишь частное применение всех возможностей компьютерного зрения.
Задача определения перекрёстков была решена, но так как для её решения были использованы «идеальные» условия, не стоит забывать, что на анализ изображения влияют множество факторов, таких как тени, слабое, либо сильное освещение, блики, загрязнение объектива камеры, а также напольного покрытия.
Решения, реализованные в этой работе, нельзя применять в реальной практике без дополнительных доработок как со стороны программного обеспечения, так и аппаратного. Стоит помнить, что поведение техники обусловлено заложенными в неё алгоритмами и при отсутствии необходимых условий она не сможет подкорректировать свои действия, её действия могут быть непредсказуемыми, в связи с этим отладка и тестирование остаётся главной задачей при внедрении.
У автоматизированных таким способом платформ есть ещё один существенный плюс, это возможность усовершенствования. Видеопоток, который анализируется на наличие перекрёстков, можно также использовать и для других детекторов. В дальнейшем можно дописать алгоритм детектирования выпавших грузов, обнаружение посторонних в зоне работы автоматизированных платформ, автоматическую инвентаризацию склада, автоматизировать приём грузов и многое другое.
Рассматривая человека как самую совершенную, из известных нам, систему управления, можно на основе сравнения с последними достижениями в механике, электронике и радиотехнике, вычислительных архитектурах и платформах сделать вывод, что многие элементы этой системы управления уже имеют искусственные аналоги. Например, современные сенсоры уже превосходят человеческий глаз - как по характеристикам разрешения, так и по возможностям наблюдения сцены в различных спектральных диапазонах.
Вычислительные платформы демонстрируют непрекращающийся бурный рост. Счёт идёт на тера- и пентафлопсы, колоссальные успехи наблюдаются в промышленной робототехнике и мехатронике, марсоходы исследуют соседние планеты. Однако огромное отставание в технологиях «искусственного интеллекта» и его важной составляющей части - понимание сцен и изображений - остаётся сегодня, по сути, основным сдерживающим фактором для дальнейшего развития сложных систем управления.
Хотя проектирование является ответственной частью, следует помнить, что при использовании уже существующего проекта многие могут допустит катастрофические ошибки или просто отнестись с халатностью к оборудованию, что может повлиять на жизнь людей. Поэтому независимо от возможностей и поставленных задач на определенный проект, надо помнить о мерах предосторожности.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
