Адаптация траектории мобильных роботов к внешней среде на основе базы знаний и инспекционной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.05, кандидат технических наук Королев, Денис Евгеньевич

• Королев, Денис Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Королев, Денис Евгеньевич

Введение.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПРИНЦИПОВ СБОРА, ХРАНЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.

1.1. Сбор информации.

1.2. Принципы обнаружения оптических и оптико-электронных приборов (ООЭП).

1.3. Хранение и обработка информации с помощью баз данных.

1.4. Интеллектуальные технологии и базы знаний.

1.5. Классификация мобильных роботов по принципу управления.

1.6. Постановка задачи исследования и структура диссертационной работы

2. ИНСПЕКЦИОННАЯ СИСТЕМА.

2.1. Использование инспекционной системы в задачах управления.

2.2. Структура и данные инспекционной системы (ИС).

2.2.1. Структура данных от видеокамеры (ВК) и их обработка.

2.2.2. Структура данных от фотокамеры (ФК) и их обработка.

2.2.3. Структура данных от блока лазерного зондирования (БЛЗ) и их обработка.

2.2.4. Структура данных от тепловизора (ТПВ) и их обработка.

2.2.5. Структура данных от навигационной системы и их обработка.

2.3. Структура базы данных инспекционной системы.

2.4. Принципы обработки данных инспекционной системы и СУБД InterBase.

2.5. Алгоритм и структура ПО инспекционной системы.

2.6. Выводы.!.

3. БАЗА ЗНАНИЙ ИНСПЕКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ.

3.1. Структура хранилища данных и ГИС Maplnfo.

3.2. Структура базы знаний инспекционной системы.

3.3. Процедуры обработки информации.

3.4. Пополнение базы знаний инспекционной системой.

3.5. Выводы.

4. ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ ИНСПЕКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ.

4.1. Задачи для мобильных роботов в реальной практике.

4.2. Проблемы управления мобильными роботами в реальной практике.

4.2.1. Построение траектории на реальной местности в условиях города.

4.2.2. Построение траектории в условиях частичной неопределенности.

4.3. Использование результатов работы ИС для управления МР.

4.4. Выводы.

Заключение диссертации по теме «Роботы, мехатроника и робототехнические системы», Королев, Денис Евгеньевич

5. Общие выводы

Созданная инспекционная система (ИС) в составе системы управления мобильного робота, обеспечит автоматизированный сбор данных необходимых для решения задачи скрытного перемещения в городской метности.

Разработанное многопоточное программное обеспечение (ПО) являющееся важнейшей составной частью ИС, осуществляет получение данных и гибкое управление датчиками разнородной информации с учетом аппаратных и других осбенностей, что позволило связать датчики разнородной информации в единую систему.

Разработанная ИС обеспечит обработку запросов от СУ МР на основе собранных данных, с подключением современных механизмов хранения и обработки знаний, а также построение траектории движения МР в соответствии с запросом. Это в свою очередь обеспечит информационное взаимодействие (интерфейс) между ИС и СУ МР на базе интелектуальных технологий.

Моделирование работы ИС на основе специально созданного ПО показало эффективность работы разработанной БЗ и позволило дать рекомендации по использованию результатов работы ИС в задачах управления МР.

Таюке при проведении работы были получены следующие основные результаты:

1. Выявлено, что существующие системы управления МР не позволяют оперативно адаптировать траекторию их движения к изменившемся условиям эксплуатации и предложено дополнить их ИС;

2. Предложено и апробировано использование языка XML для описания фреймообразной БЗ, с учетом применения этих технологий в других компонентах систем это является перспективным с точки зрения унификации программно-аппаратных средств;

3. Решена задача построения траектории для скрытного движения МР в городской местности с учетом минимизации временных и энергозатрат;

4. Разработанная структура и ПО БЗ позволила использовать знания различных классов (понятия; факты; правила, зависимости, законы, связи; алгоритмы и процедуры) и обеспечить пополнение фактами, полученными ИС;

5. Разработанные структуры БД и ХД ИС, обеспечивающие хранение и обработку данных, полученных от разнородных источников информации, а так же интерфейсы и протокол обмена между ними;

6. Разработано многопоточное ПО, обеспечивающее обработку и получение данных, а также управление источниками разнородной информации с учетом их аппаратных и других особенностей;

7. Предложен вариант использования сформированных ИС траекторий СУ МР;

8. Разработано ПО для отображения процесса и результатов моделирования работы БЗ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Королев, Денис Евгеньевич, 2009 год

1. Агеев M.Д. Автономные подводные роботы. Системы и технологии — М.: Наука, 2005 — 398 с.

2. Агуров П.В. Последовательные интерфейсы ПК. Практика программирования — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 496 е.: ил.

3. Андон Ф., Резниченко В. Язык запросов SQL. Учебный курс. СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2006. - 416 е.: ил.

4. Архангельский А.Я. Delphi 7. Справочное пособие. — М.: ООО «Бином-Пресс», 2003 г. — 1024 с.

5. Барсегян A.A. Технологии анализа данных: Data Mining, Visual Mining, Text Mining, OLAP / Барсегян A.A. M.C. Куприянов, B.B. Степаненко, И.И. Холод. — 2-е изд., перераб. И доп. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007. — 384 е.: ил.

6. Бегг Каролин, Коннолли Томас. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. 3-е издание.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. — 1436 е.: ил.

7. Бондарь А.Г. InterBase и Firebird: Практическое руководство для умных пользователей и начинающих разработчиков. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007. —592 е.: ил.

8. Быков P.E., Фрайер Р., Иванов К. В., Манцветов А. А. Цифровое преобразование изображений /Р. Е. Быков, Р. Фрайер, К. В. Иванов, А. А. Манцветов; Под ред. профессора Р. Е. Быкова. — М.: Горячая линия-Телеком, 2003. — 228 е.: ил.

9. Волков В. Г. Приборы ночного видения для обнаружения бликующих элементов // Специальная техника. — № 2. 2002. ttp://st.ess.ru/publications/22004/volkov/volkov.htm.

10. П.Волков В. Г. Применение активно-импульсных приборов наблюдения для видения бликующих элементов // Вопросы оборонной техники. Серия 11, вып. 1-2 (144-145) — 1995. — С. 3-7.

11. Волков В.Л., Луизов A.B., Овчинников Б.В., Травникова Н.П. Эргономика зрительной деятельности человека. — Л.: Машиностроение, 1989.

12. Воробьев Е.И., Бабич A.B., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. Механика промышленных роботов: Учеб. Пособие для втузов: В 3 кн. / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 3: Основы конструирования / — М.: Высш. Шк., 1989. —383 е.: ил.

13. Гаврилов A.B. Гибридные интеллектуальные системы: Монография — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. — 142 с.

14. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем.

15. СПб: Питер, 2000. — 384 с.

16. Глохберг Г.С., Зафиевский A.B., Короткин A.A. Информационные технологии. —М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 208 с.

17. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений — М.: Техносфера, 2005. — 1072 с.

18. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. — М.: Техносфера, 2005. — 1072 с.

19. Григорьев А.Б. О чем не пишут в книгах по Delphi. — СПб.: БХВ-Петербург, 2008. — 576 е.: ил.

20. Григорьев Ю.А., Ревунков Г.И. Банки данных: Учеб. Для вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. — 320 с.

21. Есенин С.А. DirectX и Delphi: разработка графических и мультимедийных приложений. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 512 е.: ил.

22. Заказнов Н.П. Теория оптических систем: Учебник для студентов приборостроительных специальностей вузов/Н.П. Заказнов, С.И. Кирюшин, В.Н. Кузичев. — 3-е изд., перераб. И доп. Ы— М.: Машиностроение, 1992.448 е.: ил.

23. Каляев И.А., Лохин В.М., Макаров И.М. /под общей ред. Юревича Е.И./ Интеллектуальные роботы: учебное пособие для вузов — М.: Машиностроение, 2007. — 360 е.: ил.

24. Карасик В. Е., Орлов В. М. Лазерные системы видения: Учебное пособие. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. — 352 е., ил.

25. Карпова Т. С. Базы данных: модели, разработка, реализация: Учебник для вузов. — СПб.: Питер, 2002 — 304 с.

26. Колесников А. В., Кириков И. А. Методология и технология решения сложных задач методами функциональных гибридных интеллектуальных систем. — М.: ИЛИ РАН, 2007. — 387 с, ил.

27. Королев Д.Е. Формирование SQL запросов с помощью базы знаний на основе XML структуры. Системы и средства связи, телевидения и радиовещания, 2008. 86-91. с.

28. Королев Д.Е., Ануфриев А.Ю. Анализ устройств обнаружения оптических и оптико-электронных средств. Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГУПИ № 6 часть I. 2006. с. 36-39

29. Красильщиков М.Н., Серебряков Г.Г. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / Под ред. М.Н. Красилыцикова, Серебрякова Г.Г. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 280 с.

30. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. — М.: Сов. Радио, 1978. — 400 е.: ил.

31. Кузнецов Н.А., Баксанский О.Е., Гречишкина Н.А. Фундаментальное значение информатики в современной научной картине мира. Электронный научный журнал «Информационные процессы», 2006 т. 6, № 2, стр. 81-109.

32. Леонтьев Б. К. Форматы файлов Microsoft Windows ХР: Справочник 2005. / Б. К. Леонтьев. — М.: ЗАО «Новый издательский дом», 2005. — 352 с.

33. Луизов А.В. Инерция зрения. — М.: Оборонгиз, 1961.

34. Люггер Дж. Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем, 4-е издание : Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. — 864 е.: ил.

35. Макаров И. М. Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управления / И. М. Макаров, В.М. Лохин, С.В. Манько, М.П. Романов ; отв. Ред. И.М. Макарова. ; Отделение информ. Технологий и вычислит. Систем РАН. — М.: Наука, 2006. — 333 с.

36. Минский М. Фреймы для представления знаний. Пер. с англ. 1979. 152 с.

37. Рагулин П.Г. Информационные технологии. Электронный учебник. — Владивосток: ТИДОТ Дальневост. Ун-та, 2004. — 208 с.

38. Рассел, Стюарт, Норвиг, Питер. Искусственный интеллект: современный подход, 2-е изд.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2006. — 1408 е.: ил.

39. Роб П., Коронел К. Системы баз данных: проектирование, реализация и управление. — 5-е изд., перераб. И доп. Пер. с англ. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 1040 е.: ил.

40. Семакин И.Г. Информационные системы и модели. Элективный курс: Учебное пособие/ И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. — 303 е.: ил.

41. Степанов А.Н. Информатика: Учебник для вузов. 4-е изд. — СПб.: Питер, 2006. — 684 е.: ил.

42. Тарасов В.В., Якушев Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. — М.: Логос, 2004. — 444 с. + 8 с. Цв. Вкл.

43. Тимофеев А. В. Роботы и искусственный интеллект. — М.: Наука. Главная редакция Физико-математической литературы, 1978. — 192 с.

44. Хомоненко А. Д., Цыганков В. М., Мальцев М. Г. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. Проф. А.Д. Хомоненко. — 4-е изд., доп. И перераб. — СПб.: КОРОНА принт, 2004 — 736 с.

45. Челпанов И.Б. Устройство промышленных роботов: Учебник для учащихся приборостроительных техникумов. — СПб.: Политехника, 2001. — 203 с.

46. Черняков М.В. Основы компьютерных технологий и систем. — М.: Наука, 2004. — 446 с.

47. Шапиро Л. Компьютерное зрение / Л. Шапиро, Дж. Стокман; Пер. с англ. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. — 752 е., 8 с. Ил.: ил.

48. Юревич Е. И. Основы робототехники. — 2-е изд., перераб. И доп. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007. — 416 е.: ил.

49. AL-Taharwa Ismail, Sheta Alaa, Al-Weshah Mohammed. A mobile robot path planning using genetic algorithm in static environment. Journal of Computer Science, 2008 № 4 c. 341-344

50. Bacon Jean. Concurrent Systems: An integrated approach to Operating Systems, Database, and Distributed Systems. Addison-Wesley ISBN: 0-201-41677-8

51. Berrabah S. A., Colon E. Vision — based mobile robot navigation. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, 2008 № 4 c. 7-13

52. Doroftei D., Colon E., De Cubber G. A behaviour-based control and software architecture for the visually guided robudem outdoor mobile robot. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, 2008 № 4 c. 19-24

53. Jallouli Mohamed, Amouri Lobna, Derbel Nabil. An effective localization method for robot navigation through combined encoders positioning and retiming visual control. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, 2009 № 2-е. 15-23

54. Kurian J., Saseendran Pillai P.R. An encoded infrared sheet of light navigational beacon system for precise localization of indoor mobile robot vehicles. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, 2009 № 2 c. 34-41

55. Laser Countermeasure System, AN/PLQ-5 and AN/PLQ-4. Проспект Night Vision and Electronic Sensors Directorate. US Army Communications -Electronics Command Research, Development and Engineering Center. США, 1999.

56. Nyakoe G N, Nakashima M, Ohki M, Ohkita M. Mobile robot path planning with real-time obstacle avoidance. Reports of the Faculty of Engineering, Tottori University, 2000 c. 7-14

57. Osmialowski P. On path planning for mobile robots: introducing the mereological potential field method in the framework of mereological spatial reasoning. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, 2009 № 2 c. 24-33

58. Uhl Т., Buratowski T. The 2-wheeled mobile robots capable of cooperating in group of robots. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, 2007 № 1 c. 24-31