Адрес e-mail:

Алгоритмические основы робототехники

Программа курса алгоритмические основы робототехники


Лектор: Павловский Владимир Евгеньевич


Часть 1. Динамика мобильных роботов


1. Классификации современных роботов. Примеры. Типы систем управления роботами. Сравнение классических и мехатронных систем управления (МСУ). Особенности МСУ.

2. Динамика многозвенных систем. Алгоритмы моделирования.

3. Колесные формулы мобильных роботов. Дифференциальный привод.

4. Кинематика робота с дифференциальным приводом. Гладкое движение по траектории. Прямая и обратная задачи кинематики мобильного робота. Алгоритмы синтеза программного движения.

5. Кинематика робота с дифференциальным приводом. Алгоритмы управления движением по траектории с особыми точками.

6. Электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами. Полные и сокращенные уравнения движения (модели I  III). Аналитическое решение, понятие об установившихся режимах, о пусковом токе. Особенности управления.

7. Качественное исследование движения (вращения) и свойств двигателя. Распределение энергии.

8. Понятие о режиме управления ШИМ. Свойства. Двухинтервальная и четырехинтервальная модели. Аналитическое решение для двухинтервальной модели ШИМ.

9. Сервопривод. Свойства. Управление.

10. Задача о движении колеса на плоскости с трением. Основные свойства.

11. Динамика системы. Формализм Лагранжа. Понятие о неголономных связях, о критериях  неголономности связей. Уравнения движения неголономных систем в форме уравнений общих теорем динамики. Вывод уравнений движения робота с дифференциальным приводом.

12. Вывод уравнений движения робота с дифференциальным приводом по схеме уравнений  Чаплыгина.

13. Схема расчета планируемых управлений для робота. Обратная задача динамики для уравнений движения робота. Алгоритм управления.


Часть 2. Навигация


14. Дальномерная и угломерная локализация. Модель точных измерений. Алгоритм локализации.

15. Одометрическая локализация. Алгоритм локализации.

16. Маячная навигация. Метод наименьших квадратов. Схема расчета.

17. Метод потенциалов прокладки пути робота. Расчетные модели. Уравнения.

18. Графовые модели. Методы построения узловых графов. Квадродеревья, граф видимости, диаграмма Вороного. Алгоритм Дийкстры.

19. Графовые модели. Волновой алгоритм. Алгоритм А*.


Часть 3. Сенсорное обеспечение в задаче управления движением мобильных роботов. Интеллект


20. Сенсоры роботов - физические принципы работы, классификация, примеры.

21. Понятие о системах технического зрения. Локальные операторы над матрицей яркости на примере оператора выделения контура (скачка градиента яркости). Метод выделения цветоконтрастной полосы на изображении. Зрительный алгоритм.

22. Дальномерные системы. Матрица дальностей, ее использование для планирования движения робота. Метод и алгоритм выделения препятствий по нормалям к поверхности.

23. Принцип работы системы технического слуха. Анализ задач для СТС. Задача многолучевой пеленгации. Понятие об эвристических алгоритмах.

24. Принципы стайного поведения. Алгоритм для гомогенной стаи.

25. Поведение роботов. Примеры. Словарь ситуация-действие, программирование. Поведенческая робототехника (понятие).

26. Социальные аспекты в группе роботов.

27. Нейросети в управлении. Нейронавигация.


Типовые задачи курса

1. Получить решение для закона движения двигателя при ненулевых начальных условиях.

2. Частичный и полный реверс двигателя. Ток реверса.

3. Определить время разгона колеса до 0.5, 0.7, 0.9 максимальной скорости двигателем.

4. Показать неголономность связей в задаче о движении робота без проскальзывания колес.

5. Вычислить управления для движения робота по прямой (под углом к начальному положению).

6. Вычислить управления для движения робота по окружности.

7. Определить движение робота при заданных (постоянных) управляющих моментах.

8. Построить маршрут по заданному графу ("звезда").


Литература

1. Голубев Ю.Ф. Основы теоретической механики. – М.: МГУ, 2000.

2. Маркеев А.П. Теоретическая механика: учебник для университетов. Изд. 3-е, исправленное – М.: Издательство «Регулярная и хаотическая динамика». 2001.

3. Бройнль Т. Встраиваемые робототехнические системы. – М.–Ижевск: Изд-во "Регулярная и Хаотическая Динамика. Институт компьютерных исследований", 2012.

4. Юревич Е.И. Основы робототехники. Изд-во БХВ-Петербург, 2010.


Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li soc-yt
Яндекс.Метрика