WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Фильтры видео обработки видео поток изображения координаты положения объекта в сист. коорд. кадра Расчёт приращения углов поворота сервоприводов приращение углов поворота сервоприводов Управление вращением сервоприводов Рис. 11. Структурная схема ССТЗ Таким образом, при автономной работе ССТЗ можно контролировать положение подвижного объекта слежения и, используя метод опорной поверхности, оценить расстояние до него.

В четвёртой главе приводится общая структура разработанного мобильного РТК (рис. 12), который включает в себя: мобильный робот Pioneer 3-DX, следящую систему технического зрения (рис. 13) и портативный персональный компьютер для удалённого контроля и управления системой.

Описываются экспериментальные исследования автономной работы разработанной ССТЗ. Для проведения экспериментов разработан тестовый стенд и создана специальная программа, основной задачей которой являлось управление вращением горизонтальной оси управление вращением вертикальной оси ССТЗ Удалённая система управления Управление мобильным Подвижный РТК целевой объект Видео изображение Мобильный робот Рис. 12. Общая структура мобильного РТК Рис. 13. Основные элементы ССТЗ Видео камера СЕРВЕР Захват кадра видео изображения обработка изображения GrayScaleCMass RGBCMass LocalMatching Расчёт углов поворота видео камеры Объект слежения нечёткий логический вывод Нечёткий контроллер Беспроводное UDP соединение угловой скорости с клиентом Нечёткий контроллер линейной скорости Управление движением РТК Мобильный робот Рис. 14. Структурная схема сервера управляющей программы моделирование движения различных объектов с различными скоростями, и Видео изображение Управление ССТЗ на различных фонах. Для реализации нечёткого управления мобильным роботом на основе ССТЗ разработано программное приложение, которое позволяет получать и обрабатывать видеоизображение, управлять серводвигателями видеокамеры, осуществлять нечёткий логический вывод и управлять движением мобильного РТК. Приложение состоит из двух частей:

серверной (рис. 14) и клиентской (рис. 15) части.

КЛИЕНТ Ручное управление ССТЗ Ручное управление Визуальный мобильным РТК Беспроводное интерфейс UDP оператора Выбор целевого соединение с объекта сервером Переключение режимов работы мобильного РТК Рис. 15. Структурная схема клиента управляющей программы Для подтверждения достоверности, предлагаемых в данной работе методов и подходов, было проведено ряд практических экспериментов, демонстрирующих полную работоспособность разработанного образца мобильного РТК.

Основной целью проведённого эксперимента являлась проверка автономной работы комплекса. Перед мобильным РТК была поставлена задача, которая заключалась в реализации автономного движения мобильного робота вслед за подвижным целевым объектом на некотором определённом расстоянии от него. При этом траектория движения объекта имела произвольный характер. В случае, если объект приближался к роботу ближе заданной дистанции, то робот удалится от него для восстановления необходимого расстояния. Необходимо отметить, что единственным источником информации для системы управления является следящая система технического зрения.

Результаты проведённых экспериментов автономного движения мобильного РТК за различными подвижными объектами наглядно продемонстрировали работоспособность разработанной системы с приемлемым качеством процесса слежения.

В заключении приведены основные научные результаты диссертации и общие выводы по проделанной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Решена актуальная научно-техническая задача в области робототехники и мехатроники, состоящая в анализе интеллектуальных технологий и разработке интеллектуальной системы управления мобильными роботами на основе комбинации метода нечёткой логики и следящей системы технического зрения при решении задачи слежения за движущимися объектами.

2. По результатам проведённого анализа обоснована перспективность использования метода нечёткой логики для осуществления управления робототехническими устройствами на основе данных, получаемых от информационно-измерительной системы на базе следящей системы технического зрения (ССТЗ).

3. Обоснована эффективность применения в мобильных робототехнических комплексах информационных систем на базе видеокамер.

При построении интеллектуальных систем управления в качестве информационно-измерительной системы предложена следящая система технического зрения, состоящая из видеокамеры и мехатронного модуля с двумя вращательными степенями подвижности. Предложены варианты структуры и компоновок ССТЗ.

4. Разработана архитектура и обобщённый алгоритм управления мобильными и промышленными робототехническими системами на основе метода нечёткой логики и следящей системы технического зрения при решении задачи слежения за движущимися объектами.

5. Составлена математическая модель и проведено компьютерное моделирование движений мобильного робота с нечёткой системы управления и ССТЗ по типовым траекториям. Предложены упрощённая модель подвижного объекта слежения и блок эмуляции работы следящей системы технического зрения.

6. Предложен метод обработки последовательности кадров потока видеоинформации, который позволяет мобильному роботу отслеживать перемещение подвижных объектов в реальном времени.

7. На основе данного метода разработаны три алгоритма цифровой обработки изображения (цифровых фильтра), позволяющие на основе определённой последовательности математических действий реализовать слежение за подвижным целевым объектом. Основным достоинством разработанных фильтров является высокая скорость обработки одного кадра изображения при приемлемом качестве процесса слежения.

8. Разработан мехатронный модуль, осуществляющий слежение за движущимися объектами. При этом были решены следующие задачи:

• Реализована аппаратная часть системы, осуществляющая вращение видеокамеры по двум степеням подвижности;

• Реализован контроллер, осуществляющий управление сервоприводами видеокамеры;

• Реализовано программное приложение, осуществляющее обработку изображений и управление процессом слежения.

9. Проведено экспериментальное исследование автономной работы ССТЗ, по результатам которого построены характеристики, демонстрирующие возможности разработанной системы. При этом были решены следующие задачи:

• Разработан тестовый стенд, позволяющий провести экспериментальные исследования;

• Разработана специальная программа, моделирующая движения подвижных объектов с заданными скоростями на различных фонах;

10. Разработан экспериментальный образец мобильного робототехнического комплекса (РТК), оснащённого следящей системой технического зрения.

11. Разработано программное обеспечение, осуществляющее нечёткое управление мобильным робототехническим комплексом на основе данных, получаемых от следящей системы технического зрения.

12. Проведено экспериментальное исследование автономной работы мобильного РТК при решении задачи слежения за движущимися объектами.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Баранов Д.Н., Ермолов И.Л., Подураев Ю.В., Плешаков Р.В. Повышение автономности мобильного робота «Вездеход ТМ3» на основе бортовой системы навигации // Мехатроника, автоматизация, управление. №5, 2008, С.49-2. Баранов Д.Н., Подураев Ю.В. Интеллектуальное управление робототехническими системами на основе следящей системы технического зрения и нечёткой логики // Экстремальная робототехника: Труды 19-ой Всероссийской научно-технической конференции. – СПб., 2008.

3. Баранов Д.Н., Подураев Ю.В. Разработка мехатронной системы слежения за движущимися объектами // Мехатроника, Автоматизация, Управление – 2007: Материалы международной научно-технической конференции. – Таганрог: ТТИЮФУ, 2007, С.325-4. Баранов Д.Н. Управление манипуляционными и мобильными роботами на основе следящей системы технического зрения и нечёткой логики // XXXIV Гагаринские чтения: Научные труды Международной молодежной научной конференции. – М.: МАТИ, 2008. – Т.2, С.5-5. Баранов Д.Н., Ермолов И.Л., Подураев Ю.В., Плешаков Р.В. Повышение автономности мобильного робота «Вездеход ТМ3» на основе бортовой системы навигации // Экстремальная робототехника: Труды 18-ой Всероссийской научно-технической конференции. – СПб., 2007, С.274-

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»