Симуляторы роботов и системы распознавания образов. Выбор программного и аппаратного обеспечения. Проектирование алгоритмов и интерфейсов. Система уравнений, описывающая движение робота. Структура файла для передачи экспериментальных данных в Mathсad.
Выбор программного и аппаратного обеспечения 2.2.2 Выбор среды математического моделирования 3.2.2 Уравнения, описывающие положение колес робота 3.2.3 Уравнения, описывающие работу двигателей 3.2.4 Общая система уравнений, описывающая движение роботаЛистинг программы на Dark BasicРазработка фиксированных алгоритмов не позволяет создавать действительно гибкие универсальные системы, поэтому растет интерес к системам с нечеткой логикой и нейронным сетям. Дипломная работа посвящена разработке программно-инструментальной среды ‘Phonix-2’, в первую очередь ориентированной на проведение исследований в области использования ИНС в качестве систем управления мобильным автономным объектом, использующим для ориентации в пространстве изображения с бортовых видеокамер. Под процессом обучения в соответствии с определением, использованным в [1] понимается процесс, в котором свободные параметры нейронной сети настраиваются посредством моделирования среды, в которую эта сеть встроена. Сигнал ошибки - это разность между желаемым результатом и текущим откликом нейронной сети, который позволяет передавать знания учителя в сеть. Внешний вид робота и стуктура бортовой системы управления роботом Феникс-1 представлен на рис.Одной из первых программ такого рода был Autonomous Micro Robot Soccer Simulator , которая была больше похожа на игрушку, чем на серьезную программу, - модель поведения робота выбиралось из нескольких вариантов без возможности редактирования. Эта программа не позволяет моделировать своего собственного робота от начала до конца, но дает возможность проверить поведение робота в определенном окружении при наличии тех или иных датчиков. Этот симулятор обеспечивает возможность задания типа, количества и мест расположения датчиков, реакцию на их сигналы, окружение робота (стены, прозрачные объекты, линии на полу, координатные точки и т.д.). Названия схем используются в программе как параметр, поэтому названия схем приведены без перевода. 1.1. показана вкладка Motor, с помощью которой выбирается электродвигатель для робота.Данный обзор выполнен на основании фундаментальных монографий [3], [4].Основанная Норбертом Винером в начале XX века новая наука, получившая название кибернетика (наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе), позволила в исследование вопроса распознавания образов ввести количественные методы. В ее рамках строились алгоритмы, обеспечивающие на основе экспериментальных измерений параметров (признаков), характеризующих этот объект, а также некоторых априорных данных, описывающих классы, определение конкретного класса, к которому может быть отнесен распознаваемый объект. Каждое отображение какого-либо объекта на воспринимающие органы распознающей системы, независимо от его положения относительно этих органов, принято называть изображением объекта, а множества таких изображений, объединенные какими-либо общими свойствами, представляют собой образы. Обучение - это процесс, в результате которого система постепенно приобретает способность отвечать нужными реакциями на определенные совокупности внешних воздействий, а адаптация - это подстройка параметров и структуры системы с целью достижения требуемого качества управления в условиях непрерывных изменений внешних условий. В этих задачах можно вводить понятие аналогии или подобия объектов и формулировать правила, на основании которых объект зачисляется в один и тот же класс или в разные классы.Результатом дипломной работы является программно-инструментальная среда “PHOENIX-2”, используемая в СКБ Государственного Университета Аэрокосмического Приборостроения в качестве инструмента для исследования нейронных систем управления.SHUD: rem system set cursor 0,0 for i=1 to ARRAY COUNT(X(0)) step 1 print "X", i, "= ", FLOATTOSTR(X(i),3) next i print ""print "Joystick X ", control device x() print "Joystick Y ", control device y() print ""print "U1 ", U1# print "U2 ", U2# set cursor 900, 650 print "FPS ", screen fps() rem status print "" if FLAGSTATE = 0 print "State: Free Ride" endif if FLAGSTATE = 1000 print "State: Stop" endif if FLAGSTATE = 100 print "State: Recording" endif if FLAGSTATE = 200 print "State: Replaying" endif rem robot params set cursor 800, 0 print "Robot mass: ", Mr# set cursor 800, 15 print "Wheel diameter: ",Dw# set cursor 800, 30 print "Wheel distance: ", l# set cursor 800, 45 print "Max U: ", Umax# set cursor 800, 60 print "L1: ", L1# set cursor 800, 75 print "L2: ", L2# set cursor 800, 90 print "R1: ", R1# set cursor 800, 105 print "R2: ", R2# rem Keys info set cursor 350,700 print "Press C button to record, X button to stop" rem Task set cursor (512-len(task$)*5), 0 print task$ rem for Debug set cursor (512-len(task$)*5), 50 return rem =============
План
Оглавление
Введение
Постановка задачи
1. Обзор симуляторов роботов и систем распознавания образов
1.1 Обзор робототехнических симуляторов
1.2 Распознавание образов. Краткий обзор
Введение
1.2.2 Определения
1.2.3 Методы распознавания образов
1.2.4 Общая характеристика задач распознавания образов и их типы
2. Выбор программного и аппаратного обеспечения
2.2 Выбор программного инструментария
2.2.1 Требования к инструментарию
2.2.2 Выбор среды математического моделирования
2.2.3 Выбор среды для разработки трехмерного симулятора
2.3 Выбор аппаратного обеспечения
3. Проектирование алгоритмов и интерфейсов
3.1 Общая схема работы
3.2 Математическая модель робота
3.2.1 Краткий обзор двухколесных роботов
3.2.2 Уравнения, описывающие положение колес робота
3.2.3 Уравнения, описывающие работу двигателей
3.2.4 Общая система уравнений, описывающая движение робота
3.2.5 Верификация математической модели
3.2.6 Движение по прямой
3.2.7 Вращение на месте
3.2.8 Движение по окружности
3.3 Алгоритм работы симулятора
3.4 Разработка интерфейсов
3.4.1 Структура файла для передачи экспериментальных данных в Mathcad
3.4.2 Интерфейс для чтения экспериментальных данных в Mathcad
3.4.3 Интерфейс настроек симулятора
3.4.4 Интерфейс симулятора
Вывод
Результатом дипломной работы является программно-инструментальная среда “PHOENIX-2”, используемая в СКБ Государственного Университета Аэрокосмического Приборостроения в качестве инструмента для исследования нейронных систем управления.
В заключении автор выражает благодарность коллективу СКБ за всестороннюю поддержку при выполнении работы, а также участников тпервой фазы проекта студентов гр. 5231 Гончарова Александра, Дмитриева Алексея и Михеева Алексея.
2. сборник докладов Пятьдесят девятой Международной студенческой научно-технической конференции ГУАП, С-Пб, 2006.
3. Дэвид Формайс, Жан Понс Компьютерное зрение. Современный подход, 2004.
4. Уильям Прэтт Цифровая обработка изображений, 1982.
5. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастрырский П.И. Вычислительные методы высшей математики, 1975.
6. Игнатьев М.Б. Основные положения по дипломному проектированию для специальностей 2201, 2204, 2016 / М.Б. Игнатьев, О.В. Мишура, А.В. Гордеев, Л.Г. Ахутина и др.: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. 1999, 45 с.
7. Прогнозирование элементов бизнес-плана проектов: методические указания к выполнению дипломного проекта / под ред. д.э.н. проф. В.Б. Сироткина; Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. 2002, 63 с.
8. Безопасность жизнедеятельности, промышленная и экологическая безопасность: методические указания к выполнению дипломного проекта / под ред. к.т.н. доц. А.И. Панферова; Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. 2001, 34 с.
