Анализ робототехнических систем. Принципы компьютерного моделирования. Классификация компьютерных моделей по типу математической схемы. Моделирование пространства и объектов рабочей области с помощью визуальной среды Visual Simulation Environment.
Моделирование рабочего пространства мобильного робота 1. Анализ литературы 1.1 Анализ робототехнических систем компьютерный визуальный робот моделирование Робототехника - важная и перспективная отрасль промышленности, поскольку при помощи роботов и их комплексов руководители предприятий могут создавать высокоэффективное производство с минимальными издержками и высоким качеством продукции. Роботостроение развитая отрасль промышленности: несколько тысяч роботов работают на различных предприятиях, робототехнические манипуляторы превратились в неотъемлемую часть подводных исследовательских аппаратов, изучение космического пространства уже не обходиться без использования роботов с высоким уровнем интеллекта. Робот можно определить как универсальный автомат для осуществления механических действий, подобных тем, которые производит человек, выполняющий физическую работу. На рис. 1.1 показана функциональная схема робота. В общем виде она включает исполнительные системы - манипуляционную (один или несколько манипуляторов) и передвижения (транспортную), информационно-управляющую, сенсорную, дающую информацию о внешней среде и систему связи с оператором, а также с другими взаимодействующими с роботом машинами. Со временем понятие робот расширилось и под ним часто стали понимать любую автоматическую машину, заменяющую человека и чем-то напоминающую его разумное поведение. Рисунок 1.1 - Функциональная схема робота Из данного определения робота следует, что - это машина автоматического действия, которая объединяет свойства машин рабочих и информационных, являясь, таким образом, принципиально новым видом машин. В достаточно развитом виде роботы аналогично человеку осуществляют активное силовое и информационное взаимодействие с окружающей средой благодаря этому могут не только обладать искусственным интеллектом, но и совершенствовать его. При этом от ранее известных видов машин роботы также принципиально отличаются своей универсальностью (многофункциональностью) и гибкостью (быстрым переходом к выполнению новых операций). Это открывает широкие возможности использования роботов в качестве как основного технологического оборудования (на сборке, сварке, окраске и т.п.), так и вспомогательного - для замены рабочих, занятых обслуживанием такого оборудования. Помимо роботов для тех же целей широкое применение получили манипуляторы с ручным управлением (копирующие манипуляторы, телеоператоры и т.п.) и с различными вариантами полуавтоматического и автоматизированного управления, а также однопрограммные (не перепрограммируемые) автоматические манипуляторы (автооператоры и механические руки). Появились они главным образом для манипулирования объектами, непосредственный контакт с которыми для человека вреден или опасен (радиоактивные вещества, раскаленные болванки и т.п.). Системы и комплексы, автоматизированные с помощью роботов, принято называть роботизированными. С точки зрения математического описания и аналитического изучения эти объекты предоставляют большие трудности в силу значительного числа степеней подвижности, нестационарности, нелинейности, и высокого порядка уравнений, описывающих их. Исполнительные устройства в свою очередь состоят из механической системы и приводов [3]. 1.2 Основные принципы моделирования 1.2.1 Виды моделирования При классификации по характеру моделируемой стороны объекта выделяют следующие виды моделей: ? кибернетические или функциональные модели. Структура и принципы действия такой модели не имеют ничего общего с исследуемым объектом, но функционирует она похожим образом. К ним относятся действующие модели двигателя и генератора, компьютерная модель развития популяции, анимационная модель работы ЭВМ и т.д. По способу представления состояния системы различают: ? дискретные модели - это автоматы, то есть реальные или воображаемые дискретные устройства с некоторым набором внутренних состояний, преобразующие входные сигналы в выходные в соответствии с заданными правилами; ? непрерывные модели - это модели, в которых протекают непрерывные процессы. Компьютерные модели представляют собой алгоритм или компьютерную программу, решающую систему логических, алгебраических или дифференциальных уравнений и имитирующую поведение исследуемой системы. В зависимости от характера математического аппарата модели бывают линейные и нелинейные, непрерывные и дискретные, детерминированные и вероятностные, статические и динамические. В общем случае поведение исследуемой системы S описывается законом функционирования Y(t) = F (X, V, H, t), где X = (x1, x2,…, xn) - вектор входных воздействий (стимулов), Y = (y1, y2,…, ym) - вектор выходных сигналов (откликов, реакций), V = (u1, u2,…, uk) - вектор воздействий внешней среды, H = (h1, h2,…, hl) - вектор собственных параметров системы.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
