Диссертация (1090784), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Аппаратное обеспечение научно-исследовательскойлаборатории МИРЭА в совокупности с комплексом программных средств,разработанных в ходе диссертационного исследования, предоставляют дляэтого все необходимые возможности.В качестве примера прикладной задачи для отладки алгоритмовгруппового управления на макетном образце МАРС была выбрана задачагрупповой транспортировки объектов на местности. Данная задача носитобобщенный характер, однако ее решение может быть проинтерпретированов контексте выполнения коммунальных, дорожно-транспортных, инженерностроительных и аварийно-спасательных работ.На рис.
5.13 представлен вид исходного расположения роботов иподлежащих транспортировке предметов, расположенных на удалении 2 м.от линии базирования робототехнических агентов.Групповой сценарий выполнения задачи МАРС изображен на рис. 5.14(позиция 16). Согласно данному сценарию в первую очередь должна бытьвыполнена задача по устранению близлежащих обломков инженерныхсооружений (1, 2) и только после этого МАРС должна перейти к объекту 3,подъезд, к которому изначально заблокирован.Функционирование МАРС в ходе выполнения поставленной задачиполностью совпало с логикой планирования и распределения заданий,задаваемой моделями и алгоритмами, описанными в гл. 2.
На рис. 5.14.представлены ключевые фрагменты натурного моделирования системысогласно показаниям камер визуальной навигации (верхняя часть рисунка) и142изображениям с дополнительной обзорной камеры, установленной влаборатории.Рис. 5.13. Натурное моделирование задачи групповой транспортировкималогабаритных объектовВ рамках первого этапа моделирования происходит выдвижениероботов 1 и 3 в зону расположения объектов, захват и транспортировкаобъектов 1 и 2 (рис. 5.14, а-в). На втором этапе робот 2 перемещается вцелевую зону, захватывает и транспортирует объект 3 (рис.
5.14, в, г).Важно отметить, что функционирование МАРС в представленномэксперименте базируется на знаниях о процессе выполнения прикладнойзадачи, заложенных в систему оператором и представленных в виде сетиконечных автоматов.С точки зрения программной реализации процесс выполненияпоставленнойвзаимодействиеприкладнойПОКЦ,задачиПОАРможноитакжеПОСН,информационным пространством (рис. 5.7).143рассматриватьобъединенныхкакобщим144б)в)г)в задаче групповой транспортировки малогабаритных объектовРис.
5.14. Фрагменты полнонатурного испытания макетного образца многоагентной робототехнической системыа)События, происходящие в данных программных модулях в ходенатурного моделирования МАРС, отображены в табл. 5.2. Как видно изтаблицы,каждыйпрограммныймодульявляетсямногопоточнымприложением, одновременно выполняющим необходимые вычисления ипроизводящим информационный обмен с удаленным ПО.Табл.5.2.
Циклограмма функционирования макетного образца МАРС (поданным проведенного эксперимента)456Ожидание78Обновлениесостоянийвыполнения технологическихопераций в сценарной моделиприкладной задачи. Переход кп.2.ОжиданиеИнициализация сценариявыполнения комплекснойтехнологическойоперацииВыполнение комплекснойтехнологическойоперации.Отсылка уведомления озавершении комплекснойтехнологическойоперацииОжидание145с координатами в ПОКЦ и ПОАР.3Выявление свободных длявыполнения роботов и задачПоископтимальногоназначения роботов на задачи всоответствиисзаданнымкритериемпригодностииучетом априорно известныхназначенийОтсылкакоманднавыполнение технологическихопераций в ПОАР агентов поTCP-соединениюСобытиеПОСНинформации2СобытиеПОАРОтсылка телеметрической информации в ПОКЦ. Прием координат роботов изПОСН.Определение местоположений роботов с частотой 1 Гц, и отсылка1СобытиеПОКЦИнициация выполнения задачипользователемОтображение телеметрической информации из ПОАР.
Прием координат роботовиз ПОСН.№Выводы по главе 5Анализ результатов натурных экспериментов по отработке методов иалгоритмов группового управления автономными роботами в составе МАРСпозволяет сделать следующие основные выводы:1.предложенные в гл.
2 модели и алгоритмы планирования ираспределения заданий доказали свою работоспособность и эффективность вреальном масштабе времени с учетом особенностей взаимодействия синфраструктурными подсистемами МАРС, включая приемопередающиеустройствабеспроводнойсвязи,системувизуальнойнавигацииипортативную ЭВМ оператора;2.разработанное программное обеспечение человеко-машинногоинтерфейса МАРС позволяет оперативно формировать и передавать наисполнение групповое задание в форме сценарного графа, обеспечиваявизуальный контроль за ходом выполняемых действий, как по бортовойвидеокамере робототехнического агента, так и по камерам визуальнойнавигации;3.позволилразработанный комплекс аппаратно-программного обеспеченияпроверитьраспознаванияпредложенныеструктурныхробототехническогоагентаинейросетевыеэлементовподтвердитьалгоритмывнешнейихдляобстановкиработоспособностьиэффективность на примере идентификации маркированных предметов.Наряду сописаннойзадачейтранспортировкималогабаритныхобъектов макетный образец МАРС позволяет отрабатывать гораздо болееширокийкругзадач.Потенциальныенаправленияисследованийнаразработанном макетном образце МАРС связаны с навигацией группыроботов по показаниям систем глобального позиционирования; поддержаниюинформационного обмена при ограниченном радиусе действия бортовыхприемо-передающих устройств; прогнозом конфликтов при движенииробототехнических агентов и др.146ЗаключениеНастоящее исследование было направлено на разработку моделей,алгоритмов и программно-алгоритмического обеспечения многоагентныхробототехнических систем.
В рамках диссертационного исследования былполучен ряд результатов, значимых в научно-теоретическом и практическомплане.Научная новизна работы определяется совокупностью полученныхрезультатов, главными из которых являются: концепция построения МАРС на основе интеллектуальных автономныхагентов; модели и алгоритм планирования заданий в составе МАРС, основанные наразвитии методов теории конечных автоматов; алгоритм распределения заданий в составе МАРС с учетом имеющихсяресурсов на основе формирования многокритериальных оценок; алгоритмы оценки необходимого численного состава МАРС; принципы построения и программно-алгоритмическое обеспечениечеловеко-машинного интерфейса МАРС.Наряду с перечисленными основными результатами диссертационнойработы в рамках настоящего исследования были теоретически обоснованывозможности повышения эффективности МАРС за счет развития адаптивныхсвойств автономных роботов: на основе разработки моделей и алгоритмов прогнозного управлениядвижением в динамически изменяемой среде; на основе разработки нейросетевых структур с иерархической связностьюдля решения задач классификации, распознавания и оценки возникающихситуаций.Программная реализация разработанных моделей и алгоритмовполностью подтвердила работоспособность и эффективность предложенногоподхода к управлению МАРС.147Практическаяразработанногоценностьалгоритмическогоработыиопределяетсяпрограммногосовокупностьюобеспечениядлямоделирования МАРС и группового управления автономными роботами,включая:-программно-алгоритмическоеобеспечениеавтономногоробототехнического агента;- программно-алгоритмическое обеспечение планирования действий ираспределения заданий в МАРС;-программно-алгоритмическоеобеспечениечеловеко-машинногоинтерфейса для МАРС различных типов и назначения;-программно-алгоритмическоеобеспечениедлямоделированиямногоагентных робототехнических систем;- программно-алгоритмическое обеспечение системы визуальнойнавигации для робототехнических агентов в составе МАРС.Важно отметить, что совокупность предложенных моделей, алгоритмови программного обеспечения открывает возможность и перспективысоздания МАРС различных типов и назначения, ориентируемых на решениеразличных прикладных задач и объединяющих в своем составе различные потипу базирования и набору функциональных возможностей роботов.Полученные в ходе исследования результаты легли в основулабораторного стенда для исследования МАРС на базе роботов LEGOMINDSTORMS NXT 2.0 и макетного образца МАРС на базе роботов KUKAyouBot и были использованы как при проведении НИР (Приложение В), так идля организации учебного процесса на кафедре проблем управления МИРЭА(Приложение Г).Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались иполучили положительную оценку на нескольких научно-техническихконференциях:148-ДевятаяВсероссийскаянаучно-практическаяконференция«Перспективные системы и задачи управления» (п. Красная Поляна, 7 – 11апреля, 2014 г.);- XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014(Москва, 16 – 19 июня 2014 г.);-Пятаянаучно-техническаяконференциямолодыхученыхиспециалистов (Москва, 25 – 27 сентября 2014 г.);- Международная научно-техническая конференция «Экстремальнаяробототехника» (Санкт-Петербург, 8 – 9 октября 2015 г.).Публикации по теме диссертационного исследования.
Основноесодержание работы отражено в 14 публикациях [69 - 82], из них 8 статейопубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК РФ [69, 71, 74, 75, 76,77, 78, 81], 1 статья опубликована в рецензируемом зарубежном издании [82].По результатам диссертационного исследования получено 2 свидетельства огосударственной регистрации программы для ЭВМ (Приложения А, Б).Личный вклад автора в подготовке публикаций [69, 70] заключался вразработкепринциповипрограммно-алгоритмическогообеспечения,нацеленного на повышение адаптивных свойств автономного робота, а такжев написании текста научной статьи. В работах [71, 72, 78, 80, 82], авторвысказалрядзначимыхпредложенийпопроблематикеповышенияадаптивных свойств автономных роботов и разрабатывал программноеобеспечение для их виртуального моделирования.Вклад автора в подготовке публикаций [73, 74, 76] заключался впроведении аналитического обзора перспектив применения МАРС, а также вразработке и обсуждении принципов их построения и функционированиясовместно с другими авторами.Участие автора в написание статьи [75] заключалось в постановкевопроса о необходимости определения достаточной численности МАРС привыполнении различных технологических сценариев.
В работе [77] авторпредоставил графические материалы, иллюстрирующие процесс постановки149и слежения за ходом выполнения групповой задачи в МАРС, на основеразработанной им лично программной реализации человеко-машинногоинтерфейса.В работе [79] личный вклад автора заключался в разработкепрограммно-алгоритмического обеспечения макетного образца МАРС и ееинфраструктурных подсистем. В работе [81] автор предоставил соавторамразработанные им лично программные библиотеки планирования действий ичеловеко-машинного интерфейса МАРС.Роль автора в создании программ ЭВМ (Приложение А, Б) заключаетсяв разработке соответствующего программно-алгоритмического обеспеченияи подготовке пакета документов для их государственной регистрации.150Список литературы1.Бобровский C., JAUS: стандарт на разработку военных и мирныхроботов // PC Week / RE.
2004. №38. с. 48.2.Богуславский А.А., Кирильченко А.А., Платонов А.К., Соколов С.М.,Трифонов О.В., Ярошевский В.С. Построение описания внешней среды всистемахинформационногообеспечениямобильныхробототехническихкомплексов / Системы технического зрения в задачах навигации и управленияавтономнымимобильнымироботами//Мехатроника,автоматизация,управление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
