Введение 5
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РОБОТОВ В МИРЕ 7
1.1 Сферы применения роботов 8
1.2 Разновидность роботов 12
1.3 Сферы применений антропоморфных роботов 14
1.3.1 Антропоморфные роботы в космосе 15
1.3.2 Антропоморфные роботы для работы под водой 16
1.3.3 Антропоморфные роботы в промышленности 17
1.3.4 Антропоморфные роботы для взаимодействия с людьми 18
1.3.5 Антропоморфные роботы в спасательных и охранных службах 19
1.4 Образовательные антропоморфные роботы 20
ГЛАВА 2. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АНТРОПОМОРФНЫМ РОБОТОМ.... 23
2.1 Математические модели управления антропоморфным роботом 23
2.2 Программы для визуализации математический моделей 25
2.3 Управление роботом 27
2.4 Способы передачи команд роботу 30
2.5 Разновидность систем управления 31
2.6 Системы захвата движений 32
2.7 Программное обеспечение для управления роботом 36
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АНТРОПОМОРФНЫМ
РОБОТОМ ПРИ ПОМОЩИ СИСТЕМЫ ЗАХВАТА ДВИЖЕНИЯ KINECT.... 40
3.1 Системы захвата движений 40
3.2 Структура команд для робота Bioloid на примере программы RoboPlus
Motion 42
3.3 Реализация подключения робота к ПК по интерфейсу USB 43
3.4 Установка соединения с роботом при помощи ZigBee 45
3.5 Реализация захвата движений системой Kinect for Windows 46
3.6 Реализация перевода данных системы Kinect for Windows в состояния для
антропоморфного робота 48
3.7 Реализация сопоставления состояний приводов антропоморфного робота и
системы захвата движений Kinect for Windows 51
Реализация отправки команд при помощи ZigBee интерфейса 52
Заключение 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ
Робототехника в настоящее время довольно активно развивается, и сфер, где применяются роботы, довольно много. В зависимости от типа роботы могут применяться для выполнения разных задач. Транспортные роботы в промышленности используются для перемещения грузов. Строительные роботы применяются для установки и сборки устройств. В медицине роботы-хирурги позволяют проводить более точные операции, а также их можно использовать в качестве помощника в операционной. В продовольственном сегменте и сельском хозяйстве применяют сельскохозяйственных роботов, основной задачей которых является автоматизация выращивания и сбора урожая. Ещё роботы используются в военной технике. К ним относятся воздушные беспилотные летательные аппараты, необходимые для выполнения воздушных миссий, таких как разведка и наблюдение. Военные роботы-саперы позволяют производить разминирование взрывоопасных устройств с безопасностью для человека.
Наиболее часто в мире применяются антропоморфные роботы. Их используют в развлекательной индустрии. Антропоморфные роботы благодаря своему строению позволяют выполнять те же задачи, что и человек, а это означает, что в опасных местах можно заменить человека роботом. Антропоморфные роботы в скором времени превзойдут человека по физической силе, защищенности к повреждениям и будут более мобильными и легкими. Именно по этим причинам их можно использовать при пожарах, землетрясениях и других чрезвычайных ситуациях.
Большинство систем управления роботом основываются на следующих критериях:
• управление с использованием датчиков, размещенных на теле
человека;
• управление при помощи манипуляторов;
• управление с использованием жестко запрограммированной
последовательности операций, написанных алгоритмов поведения робота;
• управление при помощи команд с искусственным интеллектом.
Основным недостатком управления роботом в настоящее время является отсутствие простых систем, так как большинство из них, включают в себя тяжелые или сложные громоздкие датчики, а также большое количество манипуляторов.
Актуальностью работы является использование более простого метода управления роботом, который основан на распознавании и повторении движений человека с помощью системы Kinect for Windows. Данная технология позволяет человеку управлять роботом с большой степенью свободы движения, выполняя простые движения, при этом робот заменит человека и выполнит такие же действия в трудных или опасных для человека местах.
Цель работы
Разработать системы для управления антропоморфным при помощи систему Kinect.
Задачи:
1. Создание структуры системы управления антропоморфным роботом при помощи системы Kinect.
2. Создание алгоритмов и программного обеспечения, считывания движений при помощи аппаратного средства Kinect for Windows.
3. Разработка структуры алгоритмов и программного обеспечения для распознавания движений человека, а также перевод в структурированную систему команд для робота.
4. Разработка структуры алгоритмов и программного обеспечения для передачи команд роботу на основе программы Roboplus Motion.
5. Разработка структуры алгоритмов и программного обеспечения для передачи команд роботу с использованием интерфейса RS-232.
6. Разработка системы для передачи команд роботу с использованием интерфейса ZigBee.
В ходе выполнения работы была реализована система управления антропоморфным роботом при помощи системы захвата движения Kinect for Windows.
Реализованные задачи:
1. Разработано программное обеспечение считывания движений человека при помощи аппаратного средства Kinect for Windows.
2. Разработано программное обеспечение для перевода движений человека в структурируемую систему команд для робота.
3. Разработано программное обеспечение для передачи команд на основе программы Roboplus Motion.
4. Разработано программное обеспечение для передачи команд роботу с использованием интерфейса RS-232.
5. Разработана система для передачи команд роботу с помощью интерфейса ZigBee.
Таким образом, цель работы достигнута. Была разработана программная система управления антропоморфным роботом при помощи системы Kinect for Windows.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
