Программное моделирование рабочего пространства мобильного робота средствами Microsoft Robotic Studio - Дипломная работа

Харківський національний університет радіоелектроніки Дипломна робота на тему:Програмне моделювання робочого простору мобільного робота засобами Microsoft Robotic Studio Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов Ч-М-С - Человек-машина-среда; VPL - Visual Programming Language;Моделирование играет ключевую роль в области робототехники, потому что оно позволяет проводить эксперименты, которые в ином случае были бы дорогими или требовали больших затрат времени. Моделирование предоставляет возможность пробовать идеи в динамичных искусственных средах, собирая данные о стимулахреакциях, чтобы определить качество системы управления. Моделирование также делает возможным развитие роботизированных систем управления, которое зависит от случайных перестановок систем управления, производимых с различными преобразованиями. Они используются в лабораториях научных институтов и университетов, разрабатываются и модернизируются на различных предприятиях для решения специальных задач (переноса груза, работы в сложных условиях, информационной разведки), включаются в образовательные программы и участвуют соревнования, входят в повседневную жизнь человека в виде бытовых и игровых устройств. Задачи расчета управления мобильным роботом актуальны в связи с возрастающими требованиями к точности работы таких систем, необходимостью составления схем управления, обеспечивающих гладкие динамические движения, необходимостью учета влияния податливости колес на движение роботов.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. 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. Универсальность роботов позволяет автоматизировать принципиально любые операции, выполняемые человеком, а быстрота перестройки на выполнение новых операций при освоении новой продукции или иных изменениях в производстве сохраняет у автоматизируемого с помощью роботов производства ту же гибкость, какую сегодня имеют только производства, обслуживаемые человеком.Структура и принципы действия такой модели не имеют ничего общего с исследуемым объектом, но функционирует она похожим образом. ? структурные модели - это модели, структура которых соответствует структуре моделируемого объекта. По отношению ко времени выделяют: ? статические модели - модели, состояние которых не изменяется с течением времени: макет застройки квартала, модель кузова машины; ? непрерывные модели - это модели, в которых протекают непрерывные процессы. ? материальные (физические) модели представляют собой неподвижные макеты либо действующие устройства, функционирующие в чем-то подобно исследуемому объекту.Модель - это объект, заменяющий исследуемую систему, и имитирующий ее структуру и поведение. Под моделированием понимают представление основных характеристик объекта исследования с помощью другой системы (материального объекта, совокупности уравнений, компьютерной программы). Перечислим принципы моделирования: ? Принцип адекватности: Модель должна учитывать наиболее существенные стороны исследуемого объекта и отражать его свойства с приемлемой точностью. ? Принцип информационной достаточности: При полном отсутствии информации об объекте построить модель невозможно. При наличии полной информации моделирование лишено смысла.Выделяют следующие виды моделирования: ? физическое моделирование: компьютер - часть экспериментальной установки или тренажера, он воспринимает внешние сигналы, осуществляет соответствующие расчеты и выдает сигналы, управляющие различными манипуляторами. Например, учебная модель самолета, представляющая собой кабину, установленную на соответствующих манипуляторах, соединенных с компьютером, который реагирует на действия пилота и изменяет наклон кабины, показания приборов, вид из иллюминатора и т.д., имитируя полет реального самолета; ? динамическое или численное моделирование, предполагающее численное решение системы алгебраических и дифференциальных уравнений методами вычислительной математики и проведение вычислительного эксперимента при различных параметрах системы, начальных условиях и внешних воздействиях.

Содержание

Введение

1. Анализ робототехнических систем

1.2 Основные принципы моделирования

1.2.1 Виды моделирования

1.2.2 Принципы компьютерного моделирования

1.2.3 Виды компьютерных моделей

1.2.4 Классификация компьютерных моделей по типу математической схемы

1.2.5 Области применения компьютерных моделей

1.3 Моделирование рабочего пространства робота

2. Основы применения среды Microsoft robotics studio

2.1 Среда моделирования роботов Microsoft Robotics Developer Studio

2.2 Моделирование пространства и объектов рабочей области

2.3 Управление роботом

3. Моделирование рабочего пространства средствами MRDS

3.1 Создание рабочей сцены средствами МРДС

3.2 Создание объекта пространства

3.3 Размещение элементов (объектов) в рабочем пространстве робота

3.4 Описание программного обеспечения

3.3.1 Описание программы управления робота джойстиком

3.3.2 Описание программы движения робота по кругу

4. Охрана труда

4.1 Анализ условий труда на рабочем месте

4.2 Промышленная безопасность в лаборатории

4.3 Производственная санитария в компьютерной лаборатории

4.4 Пожарная безопасность компьютерной лаборатории

Выводы

Литература