Система технического зрения для управления мобильным роботом - Дипломная работа

Глава 1. Информационные системы мобильных роботов и технологии их разработки 1.1 Роль и место информационно-измерительных систем в составе роботов 1.2 Системы технического зрения производства СССР и России 1.3 Дескриптивный подход к обработке, анализу и распознаванию изображений И.Б. Гуревича и В.В. Яшиной 1.4 Модифицированные дескриптивные алгебры изображений Исхакова Выводы по первой главе Глава 2. Разработка системы технического зрения мобильного робота для пространственной ориентации в комнате 2.1 Требования к СТЗ и разработка концепции АИС 2.2 Техническое задание на проектирование системы технического зрения 2.3 Технический проект системы технического зрения мобильного робота 2.3 Разработка системы технического зрения для ориентации мобильного робота в комнате Выводы по второй главе8 Заключение Литература Введение Информационно-измерительные системы для робототехнических систем являются той неотъемлемой частью, которая играет очень важную роль, а именно позволяет взаимодействовать в информационном плане с внешней средой. В современном мире датчики робототехнических систем детально изучены, а исследования в этой сфере направлены на улучшение их функциональности за счет расширения рабочего диапазона технических параметров. Однако вернемся к проблеме, которая планируется разрешить в рамках исследований дипломного проекта, что обуславливает ее актуальность. Впервые эта идея была предложена А.Р. Исхаковым в целой серии изданных работ по модифицированным дескриптивным алгебрам изображений. В дипломном проекте планируется проведение работ по проектированию и реализации программного обеспечения, направленного на создание редактора СТЗ. Ее новизна заключается в: · решении задачи ориентации робота с использованием модифицированных дескриптивных алгебр изображений А.Р. Исхакова · проектировании программного обеспечения автоматизирующего процесс создания СТЗ · реализации редактора СТЗ в среде технических вычислений MATLAB. Для достижения этой цели необходимо решение следующих задач: · изучить зарубежный и отечественный опыт создания систем технического зрения · детально исследовать возможности математических аппаратов дескриптивных алгебр изображений, дескриптивных алгебр изображений с одним кольцом и модифицированных дескриптивных алгебр изображений · разработать концепцию решения задачи, архитектуры разрабатываемой СТЗ и сформулировать требования к его функционированию · разработать проект программного обеспечения для редактирования математических моделей СТЗ · реализовать ПО редактора СТЗ в среде MATLAB и решить задачу ориентации робота в комнате. Информационные системы мобильных роботов и технологии их разработки 1.1 Роль и место информационно-измерительных систем в составе роботов В работе [Юревич, 2005] отечественного исследователя Е.И. Юревича приведена обобщенная функциональная схема робота (рис. 1.1). Согласно этой функциональной схеме информационно-управляющей системе любого очуствленного робота отводится центральная роль. Рис. 1.1 Обобщенная функциональная схема робота Она позволяет выполнять две основные задачи: 1. обработка прямых управляющих сигналов от оператора при дистанционном управлении; 2. обработка информации, поступаемой от сенсорной системы по обратной связи. Наоборот, повышение технических и ходовых качеств любой мобильной платформы за счет ее интеллектуализации должна рассматриваться в рамках изучения дисциплин по теоретической и прикладной робототехники в ВУЗах. Рис. 1.4 Обобщенная структурно-функциональная схема интеллектуального управления роботом Ярким примером тому является четырехногий робот с адаптивным управление BigDog [ Этот шагающий робот создавался с целью повышения оперативности перемещения в сильно пересеченной местности грузов для американской армии. Каждое такое СТЗ работает по следующему принципу: 1. воспринимает или регистрирует (осуществляет захват) изображения сцены наблюдения 2. формирует модель захваченного изображения (в основном, это оцифровка) 3. осуществляет поиск на оцифрованном изображении объектов интереса 4. проводит классификацию найденных объектов интереса 5. для каждого объекта интереса определяет местонахождение в рабочей зоне 6. определяет ориентацию объектов интереса в рабочей зоне 7. проводит измерение параметров, выбранных в качестве признаков распознавания Такие СТЗ имеют структурную схему, приведенную ниже на рис. 1.8. Рис. 1.8 Структурная схема СТЗ советского периода На рис. 1.8 ДИ1,…, ДИN - датчики изображения в основной цепи, ДИД - дополнительный датчик изображения, ОМ - объект манипулирования, ОС - осветитель системы. Опционально эти платы могут быть дополнены модулями расширения RTV-E4, которые позволяют увеличить число видеоканалов до 16.