Разработка алгоритмов управления движением автономных мобильных роботовтема диссертации и автореферата по ВАК 05.13.01, кандидат технических наук Лисицкий, Денис Леонтьевич

Разработка алгоритмов управления и ориентации мобильных роботовтема диссертации и автореферата по ВАК 05.13.01, кандидат технических наук Русак, Алена Викторовна

Автореферат

 

Диссертация

 

Артикул: 264889

Год:

Автор научной работы:

Русак, Алена Викторовна

Ученая cтепень:

кандидат технических наук

Место защиты диссертации:

Санкт-Петербург

Код cпециальности ВАК:

05.13.01

Специальность:

Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

Количество cтраниц:

Оглавление диссертации кандидат технических наук Русак, Алена Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

1 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КОЛЕСНЫХ РОБОТОВ.

1.1 Кинематические схемы колесных роботов. Модельные предложения.

1.2 Формирование систем координат и геометрия робота.

1.3 Кинематические характеристики колес.

1.4 Механические системы с кинематическими ограничениями. Классификация неголономных систем.

1.5 Кинематическая модель движения платформы колесного робота.

1.6 Динамическая модель колесного робота.

1.7 Динамическая модель двухприводного колесного робота.

1.8 Уравнения Маджи для электромеханических систем с неголономными связями.

1.9 Электромеханическая модель двухприводного колесного робота.

2 АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КОЛЕСНЫХ РОБОТОВ.

2.1 Управляемость.

2.2 Канонические формы и дифференциально плоские системы.

2.3 Статическая и динамическая линеаризация моделей колесных роботов.

2.4 Стабилизация неголономных систем относительно положения равновесия.

3 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.

3.1 Описание задач.

3.2 Описание мобильного робота «Невская стрела».

3.3 Сенсорная система.

3.4 Структурная схема системы управления.

3.4.1 Анализатор.

3.4.2 Регулятор.

4 АЛГОРИТМЫ ОРИЕНТАЦИИ РОБОТА НА ПОЛИГОНЕ.

4.1 Конечные автоматы.

4.1.1 Решение задачи «Куча».

4.1.2 Решение задачи «Маяки-ворота».

4.1.3 Решение задачи «Маяки-ворота-восьмерки».

4.1.4 Решение задачи «Змейка».

4.2 Алгоритм корректировки траектории движения.

5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ.

5.1 Управление ориентацией робота.

5.2 Управление продольным перемещением робота.

Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Разработка алгоритмов управления и ориентации мобильных роботов"

Современные мобильные роботы являются сложными программно-техническими комплексами, предназначенными для решения задач различной сложности. Новейшие модификации подобных роботов имеют развитую конструкцию ходовой части, бортовое устройство вычислительной техники, навигационную систему маршрутослежения и средства очувствления. Они характеризуются развитым взаимодействием с внешними объектами, расширенными возможностями приспособления к сложной, неопределенной и подвижной внешней среде, высокой функциональной гибкостью и маневренностью. Эти качества необходимы для выполнения нетривиальных транспортных задач, таких как обход препятствий, проникновение в труднодоступные области рабочего пространства, прецизионное выполнение движений вдоль сложных криволинейных контуров [31]. Построение системы управления движением автономного колесного робота предусматривает разработку алгоритмов моделирования среды, планирования маршрута, контурного управления, обнаружения и обхода статических и подвижных препятствий и т.д.

Колесный робот относится к классу неголономных систем. В таких системах кроме геометрических присутствуют кинематические связи, т.е. связи налагающие ограничения на величины скоростей точек и тел системы и не сводящиеся к геометрическим. В результате для описания положения колесного робота используются переменные, которые не все являются независимыми. Это вызывает основные сложности анализа и синтеза колесных робототехнических систем и затрудняет использование стандартных методов управления. С точки зрения теории управления наличие неголономных связей препятствует использованию стандартных алгоритмов планирования и управления, разработанных, например, для манипуляционных роботов. Задача стабилизации для таких систем является нетривиальной, неголономные системы не могут быть стабилизированы относительно положения равновесия стационарной обратной связью по состоянию [51, 55, 80]. Решение задачи стабилизации колесного робота требует применения других видов обратной связи: нестационарных, кусочно-непрерывных и т.д. Однако, несмотря на это, оказывается возможным использование стационарной обратной связи при решении задачи движения, т. к. она формулируется только по части переменных, описывающих положение робота.

Один из наиболее известных подходов к решению задачи управления движением робота основывается на классических принципах построения следящих систем [39]. Данный метод предполагает включение в систему управления специального задающего устройства (интерполятора), которое генерирует желаемую траекторию в параметрической форме. Однако, точностные требования, предъявляемые к интерполяторам, необходимость перестройки программы эталонного движения при изменении характера движения мобильного робота, а также низкий уровень совместимости с сенсорной информацией определяют основные недостатки данного подхода и ограничивают возможности применения следящих систем управления.

Метод траекторного управления [30, 64, 77] предполагает использование текущих значений отклонений от заранее заданной траектории и исключает необходимость привлечения генераторов эталонной модели. Здесь желаемая траектория движения представляется отрезками гладкой кривой, заданной в неявной форме. Задача контурного управления заключается в стабилизации робота относительно заданной траектории и поддержании требуемой скорости перемещения вдоль нее.

Однако существует ряд транспортных задач, в которых отсутствует или сведена к минимуму априорная информация о существенных для выполнения задачи характеристиках и параметрах окружающей среды, аналитическое описание эталонной траектории движения неизвестно. Задачи такого рода характеризуются неопределенностью цели (целевого условия) [31]. Для решения таких нетривиальных транспортных задач недостающую информацию робот должен получать в ходе выполнения задачи за счет использования различных по исполнению и назначению измерительных устройств, размещенных на нем и составляющих его сенсорную систему. Особая роль в этих условия отводится вычислительной системе робота, на которую возлагается обработка сигналов, поступающих от сенсорной системы, распознавание состояния окружающей среды, определение желаемого поведения робота, вычисление отклонений текущей конфигурации и скоростей робота от желаемых значений и пересчет отклонений в управляющие воздействия. Для решения задач такого рода становится проблематичным использование традиционных методов управления, возникает необходимость использования специальных стратегий управления траекторным движением с использованием принципов адаптации и самообучения.

Таким альтернативным методом решения нетривиальных транспортных задач может служить ситуационный подход. Данный метод основан на обнаружении ситуаций из заранее определенного множества и принятия управленческих решений, ассоциированных с ситуациями. Для описания переходов ситуаций используются дискретно-событийные модели различных видов, в частности, конечные автоматы [42 - 43, 63]. Конечные автоматы в настоящее время все шире применяются в различных областях программирования. Их основными достоинствами являются простота и наглядность. Наиболее разработанным вопросом применения конечных автоматов является синтаксический анализ в различного рода трансляторах алгоритмических языков, также они применяются в области логического управления и в объектно-ориентированном программировании, используются при программировании протоколов, игр и схем программируемой логики. При использовании данного подхода мобильный робот рассматривается как «реактивная» система. Такие системы реагируют на поток событий изменением состояний и выполнением действий при переходах из состояния в состояние или действий в состояниях. Основным источником, "генератором" потоков событий, является окружающая (по отношению к вычислителю, исполняющему программу реактивной системы) среда.

Целью диссертационной работы является разработка методов и алгоритмов управления и ориентации мобильных роботов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи.

1. Построение и анализ математических моделей мобильного колесного робота в задачно-ориентированных координатах, исследование их структурных свойств.

2. Анализ оптических схем системы технического зрения мобильного робота.

3. Построение структуры системы управления и ориентации мобильного робота.

4. Синтез и исследование алгоритмов ориентации робота в рабочем пространстве.

5. Синтез и исследование алгоритмов управления движением мобильного робота.

6. Синтез и исследование алгоритма корректировки траектории движения робота.

Методы исследования. Для получения теоретических результатов использовались методы дифференциальной геометрической теории нелинейных систем, нейросетевые технологии, теория графов и конечных автоматов. Для обучения нейронной сети и тестирования полученных результатов был разработан пакет программ с использованием программной среды Ма^аЬ.

Новизна научных результатов.

1. Разработана иерархическая структура системы управления движением мобильного робота, которая позволяет решать нетривиальные задачи управления в условиях неопределенности в задании траектории движения.

2. Разработаны алгоритмы ориентации мобильного робота, функционирующего в среде с программируемыми световыми маяками, предложена их реализация с использованием конечно автоматного подхода.

3. Предложен метод синтеза нечеткого нейросетевого алгоритма корректировки траектории движения робота с целью предотвращения столкновения с маяком.

4. предложены алгоритмы управления движением двухприводного мобильного робота при отсутствии явнозаданной траектории движения.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для построения систем управления автономными мобильными роботами, функционирующими в условиях неопределенности в задании траектории движения. В ходе работы был разработан пакет прикладных программ, реализующих построенные конечные автоматы, программы для обучения нечеткой нейронной сети и для тестирования полученных результатов.

Практическая значимость представленных алгоритмов управления подтверждается дипломами, полученными на соревнованиях мобильных роботов, проводимых в Москве в Институте механики МГУ им. Ломоносова.

Апробация работы. Работа выполнена на кафедре компьютерных образовательных технологий Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики в рамках темы «Центр коллективного пользования «Мехатронные и мобильные комплексы» (проект № 226) по направлению «Поддержка интеграции науки и высшей школы», поддержана персональными грантами № М04-3.11К-327 «Разработка алгоритмов управления и ориентации мобильных робототехнических комплексов», № М05-3.11К-314 «Синтез алгоритмов управления движением двухприводного мобильного робота на основе нечеткой логики» и №М06-3.11К-173 «Синтезнечетких алгоритмов управления мобильным роботом» для студентов и аспирантов Конкурсного центра фундаментального естествознания Минобразования РФ. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на I, II, III межвузовских конференциях молодых ученых СПбГУ ИТМО (2004 - 2006 гг.), а также на 11-й Международной студенческой олимпиаде по автоматическому управлению ВОАС'2006 (Санкт-Петербург, 2006 г.).

Публикации работы. Основные результаты диссертации опубликованы в семи печатных работах [1 - 4, 23, 24, 75].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, насчитывающего 95 наименований, и приложения. Основная часть работы изложена на 150 страницах машинописного текста.

Заключение диссертации по теме "Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)", Русак, Алена Викторовна

Основные результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Представлены процедуры построения и классификации математических моделей колесных роботов, проведен их анализ. Ключевым моментом построения моделей робота является вывод кинематических ограничений, генерируемых колесными модулями. Для иллюстрации в разделе приведены конкретные примеры построения кинематических и динамических моделей мобильных колесных роботов.

2. Проведен сравнительный анализ различных оптических схем системы технического зрения мобильного робота с точки зрения точности определения координат объектов.

3. Разработана структура системы управления мобильного робота, регулятор верхнего уровня которой совмещает два блока: анализатор и блок корректировки движения.

4. Использование конечно автоматного подхода при разработке алгоритмов ориентации робота в рабочем пространстве позволяет представить любую траекторию движения в виде движений по базовым примитивам: по прямой и по окружности, а также обеспечивает простоту, наглядность и управляемость полученных алгоритмов.

5. Разработанные локальные алгоритмы управления позволяют решить задачу управления роботом при неопределенности в задании траектории движения, не требуя знания текущего отклонения от траектории.

6. Представлен алгоритм корректировки траектории движения робота с целью предотвращения столкновения с объектами в рабочем пространстве, выполненный на базе комбинации методов нечеткой логики и нейросетевых технологий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации проведено исследование, связанное с анализом математических моделей колесных роботов и построением законов управления движением колесного робота при отсутствии явно заданной желаемой траектории движения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Русак, Алена Викторовна, 2007 год

1. Аржаник A.B., Вашенков O.E., Лямин A.B., Штефан В.И. Мобильный робот «Невская стрела» // Мехатроника, автоматизация, управление. -М.: Новые технологии. 2004, №2. С. 23 - 26.

2. Аржаник А. В. Система технического зрения мобильного робота // Вестник конференции молодых ученых СПбГУ ИТМО. Сборник научных трудов. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2004. - С.97 - 102.

3. Аржаник A.B. Синтез нечетких алгоритмов управления мобильным роботом // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики № 28. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. - С. 113 - 122.

4. Борисович Ю.Г., Близняков Н.М., Израилевич Я.А., Фоменко Т.Н. Введение в топологию. -М.: Наука, Физматиздат, 1995.-416 с.

5. Богуславский A.A., Сербенюк Н.С., Соколов С.М. Конический сенсор для навигации подвижного робота по маякам // Материалы науч. школы-конференции «Мобильные роботы и мехатронные системы», 5 6 декабря 2000 г. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. - С. 42 - 55.

6. Буданов В. М., Девянин Е. А. О движении колёсных роботов // ПММ. -2003. Т. 67., вып. 2. - С. 244 - 255.

7. Бурдаков С.Ф., Мирошник И.В., Стельмаков Р.Э. Системы управления движением колесных роботов. СПб.: Наука, 2001. - 227 с.

8. Гелиг А.Х., Леонов Г.А., Якубович В.А. Устойчивость нелинейных систем с неединственным состоянием равновесия. М.: Наука, 1978.

9. Девянин Е. А. О движении колёсных роботов // Докл. науч. школы-конференции «Мобильные роботы и мехатронные системы», 7-8 декабря 1999 г. М.: Институт механики МГУ, 1999. - С. 169 - 200.

10. П.Дезоер Ч., Видьясагар М. Системы с обратной связью: вход-выходные соотношения. -М.: Наука, 1983.

11. Ерофеев A.A., Полчков А.О. Интеллектуальные системы управления. -СПб: СПбГТУ, 1999. 264 с.

12. Калёнова В. И., Морозов В. М., Салмина М. А. Устойчивость и стабилизация установившихся движений неголономных механических систем одного класса // Мобильные роботы и мехатронные системы. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004. С. 119 - 134.

13. Каллан Р. Основные концепции нейронных сетей. СПб: Вильяме, 2001.-288 с.

14. Келли Дж. Общая топология.-М.: Наука, 1981.-432 с.

15. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1984.

16. Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. М.: Энергия, 1980 - 344 с.

17. Львович А. 10. Электромеханические системы. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989.

18. Люгер Дж. Ф. Искусственные интеллектуальные стратегии и методы решения сложных проблем. Изд. 4. -М.: Вильяме, 2003. 864 с.

19. Лямин A.B. Анализ математических моделей колесных роботов и синтез алгоритмов контурного управления. Дис. кандидата техн. наук.- СПб: СПбГИТМО (ТУ), 1997.

20. Лямин A.B., Мирошник И.В. Динамические модели многоприводных колесных роботов // Анализ и управление нелинейными колебательными системами / Под ред. Г.А. Леонова, А.Л. Фрадкова. -СПб.: Наука, 1998. С. 201-214.

21. Лямин A.B., Русак A.B. Решение некоторых транспортных задач управления мобильным роботом // Информационные технологии моделирования и управления / Под ред. О.Я. Кравец Воронеж: изд-во «Научная книга», 2006, №5(30). - С. 637 - 644.

22. Лямин A.B., Русак A.B. Использование конечных автоматов при решении нетривиальных транспортных задач управления мобильным роботом // Системы управления и информационные технологии. Перспективные исследования. Воронеж, 2006, № 4.2(26). - С.248 -252.

23. Мартыненко Ю. Г. Аналитическая динамика электромеханических систем. М.: Изд-во МЭИ, 1985.

24. Мартыненко Ю.Г. Применение теории неголономных электромеханических систем к задачам динамики мобильных колёсных роботов // Сб. науч. статей, поев. 125-летию кафедры теоретической механики. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. - С. 33 - 47.

25. Мартыненко Ю. Г. Проблемы управления и динамики мобильных роботов // Новости искусственного интеллекта. 2002. - № 4 (52). - С. 18-23.

26. Мартыненко Ю.Г. Управление движением мобильных колёсных роботов // Фундаментальная и прикладная математика. М.: Центр новых информационных технологий МГУ, Издательский дом «Открытые системы», 2005. - Том 11, № 8. - С. 29 - 80.

27. Мирошник И.В. Согласованное управление многоканальными системами. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 128 с.

28. ЗЬМирошник И.В., Никифоров В.О, Фрадков A.JI. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими объектами. СПб.: Наука, 2000. - 549 с.

29. Осовский С. Нейронные сети для обработки информации. М.: Финансы и статистика, 2004. - 344 с.

30. Охоцимский Д. Е., Мартыненко Ю. Г. Новые задачи динамики и управления движением мобильных колёсных роботов // Успехи механики. 2003. - Т. 2, № 1. - С. 3 - 47.

31. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986.-288 с.

32. Сербенюк Н.С. Экспериментальное исследование свойств конического сенсора // Материалы науч. школы-конференции «Мобильные роботы и мехатронные системы», 5-6 декабря 2000 г. М.: Изд-во Моск. унта, 2000. - С. 56 - 67.

33. Трахтенброт Б.А., Бардзинь Я.М. Конечные автоматы. Поведение и синтез. М.: Наука, 1970.

34. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. М.: Мир, 1989.

35. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс, 2-е изд. М.: Издательский дом «Вильяме», 2006. - 1104 с.

36. Хопкрофт Дж., Мотвани Р., Ульман Дж. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений. Спб: Вильяме, 2002.

37. Шалыто A.A. Алгоритмизация и программирование для систем логического управления и "реактивных" систем. Обзор // Автоматика и телемеханика. 2001. - № 1. - С.3-39.

38. Шалыто А.А. Использование граф-схем алгоритмов и графов переходов при программной реализации алгоритмов логического управления //Автоматика и телемеханика. 1996. N6, 7.

39. Шалыто А.А. SWITCH-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. СПб.: Наука, 1998.

40. D'Andera-Novel В., Campion G., Bastin G. Control of Nonholonomic Wheeled Mobile Robots by State Feedback Linearization. Int. J. of Robotics Res. 1995. V.14, №6. -P.543-559.

41. Ajith Abraham and Baikunth Nath. Designing Optimal Neuro-Fuzzy Systems for Intelligent Control // In Proceedings of The Sixth International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision, (ICARCV 2000 -Singapore), Singapore, 2000.

42. Artus G., Morin P., Samson C., Tracking of an omnidirectional target with a nonholonomic mobile robot // IEEE Conf. on Advanced Robotics (ICAR). -2003.-P. 1468-1473.

43. Astolfi A. Expotential stabilization of nonholonomic systems via discontinuous control // Prep, of the IF AC Symposium on Nonlinear Control Systems Design. California, USA, 1995. - P.741 -746.

44. Astolfi A. Discontinuous output feedback control of nonholonomic chained systems // Proc. Of 3rd European Control Conference. Roma, 1995. -P.2626-2629.

45. Bloch A., Reyhanoglu M., McClamroch N.M. Control and stabilization of nonholonomic dynamic systems // IEEE Trans. On Automatic Control. -1990. V.37, №11. -P.1746-1757.

46. Bloch A.M., McClamroch N.H., Reyhanoglu M. Controllability and stabilizability properties of nonholonomic control system // Proc. 29th Conf. on Decision and Control. Honolulu, Hawaii, 1990.-P. 1312-1314.

47. Bobtsov A.A., Liamin A.V. Trajectory Motion Adaptive Control of Mobile Robots // Abstracts of 5th Int. Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad). St-Petersburg, 1996. - P.30-35.

48. Bobtsov A.A., Liamin A.V. The Problem of the Adaptive Compensation of a Periodical Input Disturbance // Int. Conf. Control of Oscillations and Chaos COC'97. - St-Petersburg, 1997. - P.355.

49. Borenstein J. Control and Kinematic design of multi-degree-of-freedom mobile robots with compliant linkage // IEEE Trans, on Robotics and Automation. 1995 - V.l 1, №1. -P.21-35.

50. Brockett R.W. Asymptotic stability and feedback stabilization // Differential Geometric Control Theory. Birkhauser: Boston, 1983. P.181-191.

51. Camption G., Bastin G., D'Andera-Novel B. Structural Properties and Classification of Kinematic and Dynamic Models of Wheeled Mobile Robots // IEEE Trans, on Robotics and Automation. 1996. - V.l2, №1. -P.47-61.

52. Canudas de Wit C., Khennouf H., Samson C., Sordalen O.J. Nonlinear Control Design for Mobile Robots // In Y.Zheng (Ed). 'Recent trends in Mobile Robots'. World Scientific, 1993. - P. 121-126.

53. Canudas de Wit C., Sordalen O.J. Exponential stabilization of mobile robots with nonholonomic constraints // IEEE Trans, on Automatic Control. -1992. -P.1791-1797.

54. Canudas de Wit C., Sordalen O.J. Example of piecewise smooth stabilization of driftless systems with less inputs them states // Nonlinear Control System Design Simposium. Bordeaux, France, IFAC, 1992. -P.57-61.

55. Coron J.M., Praly L., Teel A. Feedback Stabilization of Nonlinear Systems and Lyapunov and Input-output Techniques // In A.Isidori (Ed). 'Trends in Control: A European Perspective'. Springer-Verlag, 1995. - P.293-349.

56. DeSantis R.M. Modeling and path-tracking control of a mobile wheeled robot with a differential drive // Robotica. -1995. V. 13, part 4. - P.401-410.

57. Everett H.R. Sensors for Mobile Robots: Theory and Application, AK Peters, Ltd., Wellesley, Massachusetts, 1995.

58. Harel D., Politi M. Modeling reactive systems with' statecharts. NY: McGraw-Hill, 1998.

59. Isidori A. Nonlinear control systems. Berlin: Springer-Verlag, 1995.

60. Kennouf H., Canudas de Wit C. On the constraction of stabilizing discontinues for nonholonomic systems // Prep, of the IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems Design. California, USA, 1995. - P.747-752.

61. Kolmanovsky I., Mcclamroch N.M. Application of integrator backstepping to nonholonomic control problems // Prep, of the IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems Design. California, USA, 1995. - P.747-758.

62. Lyamin A.V. Trajectory tracking for mobile robots. Abstracts of 4lh Int. Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Alimpiad). Russia, St-Petersburg, 1995. P.34-36.

63. Lyamin A.V., Miroshnik I.V. Dynamics and path control of multi-drive mobile robots //Prep, of 27th International Symposium on Industrial Robots. Italy, Capri, 1994. - P.243-248.

64. M'Clockey R.T., Murray R.M. Extending Exponential Stabilizers For Nonholonomic Systems From Kinematic Controllers To Dynamic Controllers // Prep, of the Fourth IFAC Symposium on Robot Control. -Italy, Capri, 1994.-P.243-248.

65. M'Clockey R.T., Murray R.M. Nonholonomic systems and exponential convergence: Some analysis tools // Proc 32nd Conference on Decision and control. IEEE, San-Antonia, Texas, 1993. - P.943-948.

66. Miroshnik I.V., Korolev S.M. Dynamic models and control of spatial motion of nonlinear systems // Prep. European Control Conf. Roma, Italy, 1995. — P. 1463-1468.

67. Miroshnik I.V., Lyamin A.V. Nonlinear Control of Multi-drive Vehicular Robots // Proc. IEEE Conf. on Control Application. UK, Glasgow, 1994. -P.79-80.

68. Miroshnik I.V., Lyamin A.V. Path motion force-torque control of mobile robots // 5th Int. Conference on Robotics and Manufacturing. Cancun, Mexico, 1997.

69. Miroshnik I.V., Nikiforov V.O. Coordinating control and self-learning of robot trajectory motion // The 4th IFAC Symp. On Robot Control. Capri, 1994. -P.811-816.

70. Miroshnik I.V., Nikiforov V.O., Lyamin A.V. Trajectory control of mobile manipulators interacting with complex environment // 2 ECPD International Conference on Advanced Robotics, Intelligent Automation and Active Systems. Austria, 1996. - P.222-227.

71. Morin P., Samson C. Trajectory tracking for nonholonomic vehicles: overview and case study // Work, on Robot Mot. Cont. (RoMoCo). 2004. -P. 139-153.

72. Nijmeijer H., wan der Schaft A.J.H. Nonlinear dynamical control systems. -N.Y.: Springer-Verlag, 1990.

73. Pomet J.B., Thuiot B., Bastin G., Camption G. A hybrid strategy for the feedback stabilization of nonholonomic mobile robots // Int. Conf. on Robotics and Automation. Nice, France, IEEE, 1992. - P. 129-134.

74. Rusak (Arzhanik) A.V. Mobile robot control system design based on fuzzy neural networks // Preprints of 11 International Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad). Saint-Petersburg, 2006. - P. 236 -240.

75. Ryan E., On Brockett's condition for smooth stabilizability and its necessity in a context of nonsmooth feedback // SIAM J. on Cont. and Opt. 1994. -Vol. 32.-P. 1597-1604.

76. Samson C. Path Tracking and Stabilization of a wheeled Mobile Robot // Proc. Int. Conf. ICARCV'92. Singapour, 1992.

77. Samson C. Velocity and torque feedback control of a nonholonomic cart // Int. Workshop an adaptive and nonlinear control. Grenoble, 1990. - P. 125151.

78. Samson C. Control of chained systems. Application to path following and time-varying point stabilization of mobile robots. // IEEE Trans, on Automatic Control. 1995. -P.64-77.

79. Seradji H. Configuration control of redundant manipulators: theory and implementation // IEEE Trans, on Robotics and Automation. 1989. - V.5, №4. - P.472- 490.

80. Sordelen O.J., Egelend 0. Exponential stabilization of chained nonholonomic systems // Proc. 2nd European Control Conference. -Gronmgen, The Netherlands, 1993. -P.1438-1443

81. Sordelen O.J., Nakamura Y., Chung W.J. Path planning and stabilization of nonholonomic manipulator // Proc. of 3rd European Control Conference. -Roma, 1995.-P.2642-2647.

82. Su C., Stepanenko Y. Robust motion/force control of mechanical systems with classical nonholonomic constraints // IEEE Trans, on Automatic Control.- 1994. V.39, №3. P.609-614.

83. Thuilot B., d'Andrea-Novel B., Micaelli A. Modeling and feedback control of mobile robots equipped with several steering wheels // IEEE Trans, on Robotics and Automation. 1996. - V.12, №3. - P.375-390

84. Tilbury D., Sordalen J.,Bushnell L., Sastry S. A multi-steering trailer system: Conversion into chained form using dynamic feedback // IEEE Trans, on Robotics and Automation. 1995. - V.l 1, №6. - P.807-818.

85. Vukobratovich M., Stojic R. and Ekalo Y. Contribution to the control ofthrobot interacting with dynamic environment // The 4 IFAC Symp. on Robot Control. Capri, 1994. - P.487-816.

86. Walsh G., Tilbury D., Sastry S., Murray R., Laumond J.P. Stabilization of trajectories for systems with nonholonomic constraints // IEEE Trans, on Automatic Control. 1994. V.39, №1. -P.216-222.

87. Waxman A.M., LeMoigne J.J. Scinvasan F.B. A visual navigation system for autonomous land vehicles // IEEE J. Robotics and Automation. 1987. 3(2).-P. 124-141.

88. Yagi Y., Kawato S. Panorama scene analysis with conic projection // IEEE International workshop on intelligent Robots & Systems. IROS'90.

89. Yagi Y., Kawato S. and Tsuji S. Real-time omnidirectional image sensor (COPIC) for vision-guided navigation // IEEE Trans, on Robotics and Automation. 1994. V. 10, № 1.

90. Zuoliang L. Cao, Sung J. Oh, Ernest L. Hall. Omnidirectional dynamic vision positioning for mobile robot // Optical engineering. 1986. V.25, №12.1. Лржаник Алене Викторовне

91. За участие в Фестивале «Мобильные роботы — 2002»1. В.А. Садовничий

92. Ректор МГУ им. М.В.Ломоносова академик РАН

93. Председатель Комитета Фестиваля академик РАН1. Д.Е. Охоцимскийвсероссмсшм нкучно-тештескллл1. Команде «Невская стрела»за 2-е местов упражнении «Куча»

94. Ректор МГУ им. М.В.Ломоносова академик РАН1. В. А. Садовничий

95. Председатель Комитета Фестиваля академик РАН1. Д.Е. Охоцимскийнкумио-теш\лче.с\ш\л1. В.А. Садовничий

96. Команде «Невская стрела» за 2-е местов упражнении «Маяки — Ворота»

97. Ректор МГУ им. М.В.Ломоносова академик РАН

98. Председатель Комитета Фестиваля академик РАН1. Д.Е. Охоцимский

99. ВСЕРОСС\Л\ЛСМЛ\Д НКУМНОЛЕШЖЕСКШ

100. ВСЕРОССУМСтЛ НМЧНО-1ЕХН\ЛЧЕСК'Л\Л

101. Команде «Невская стрела» За прогресс и стабильные высокие результаты в соревнованиях Фестиваля «Мобильные роботы 2002»

102. Ректор МГУ им. М.В.Ломоносова академик РАН1. В.А. Садовничий

103. Председатель Комитета Фестиваля академик РАН1. Д.Е. Охоцимский

 

Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/razrabotka-algoritmov-upravleniya-i-orientatsii-mobilnykh-robotov#ixzz4KholBMP3

 

Разработка алгоритмов управления движением автономных мобильных роботовтема диссертации и автореферата по ВАК 05.13.01, кандидат технических наук Лисицкий, Денис Леонтьевич

Автореферат

 

Диссертация

 

Артикул: 469810

Год:

Автор научной работы:

Лисицкий, Денис Леонтьевич

Ученая cтепень:

кандидат технических наук

Место защиты диссертации:

Саратов

Код cпециальности ВАК:

05.13.01

Специальность:

Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

Количество cтраниц:

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лисицкий, Денис Леонтьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ.

1.1 Краткое описание конструктивных схем и математических модели мобильных роботов.

1.2 Характеристика датчиков систем управления мобильных роботов.

1.3 Анализ современных подходов создания систем управления мобильных роботов.

1.4 Постановка задачи исследования.

Выводы по разделу 1.

2 ВЫБОР СТРАТЕГИИ, СТРУКТУРЫ И СИНТЕЗ ОСНОВНЫХ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.

2.1 Выбор стратегии управления.

2.2 Формирование опорной траектории.

2.3 Выбор структуры системы управления.

2.4 Предварительная обработка информации о препятствиях местности.

2.5 Синтез алгоритма формирования программной траектории.

Выводы по разделу.2.

3 АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТА С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ, НАЛОЖЕННЫХ НА УПРАВЛЕНИЕ.

3.1 Особенности конструкции и структуры системы управления мобильного робота.

3.2 Гармоническая линеаризация нелинейной части системы.

3.3 Анализ и синтез систем управления движущихся объектов с учетом ограничений, наложенных на управления.

3.4 Синтеза регуляторов САУ мобильного робота с учетом ограничений, наложенных на управления.

Выводы по разделу 3.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МОБИЛЬНОГО РОБОТА

МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

4.1 Математическая модель взаимодействия местности и лазерных дальномеров.

4.2 Математическая модель робота, привода, регуляторов.

4.3 Структура программы эмуляции движения мобильного робота

4.4 Результаты моделирования.

Выводы по разделу 4.

Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Разработка алгоритмов управления движением автономных мобильных роботов"

Актуальность темы диссертации. Современным перспективным направлением робототехники является создание мобильных роботов, автономно перемещающихся относительно длительное время по открытой пересеченной местности. Создание таких роботов позволит сравнительно дешево и без опасности для здоровья людей решать комплекс задач, связанных с защитой и охраной окружающей среды, разведкой местности в интересах различных организаций. Основные трудности при этом состоят в создании алгоритмического обеспечения, позволяющего автоматически управлять движением роботов, используя информацию о его положении относительно инерциальной системы координат и препятствий местности.

Указанные факторы обусловливают неослабевающий интерес к решению проблем синтеза алгоритмов работы систем автоматического управления автономным движением мобильных роботов. Различным аспектам этой проблемы посвящены работы отечественных (А.Р. Гайдука, H.A. Глебова, В.Н. Голубятникова, И.А. Каляева, С.Г. Капустяна, В.М. Лохина, C.B. Манько, М.Ю. Медведева, P.A. Нейдорфа, Ю.В. Подураева, В.Х. Пшихонова, Е.И. Юревича, A.C. Ющенко, П.К. Плотникова, В.Б. Никишина и др.) и зарубежных (A.B. Moutinho, Е. Hygounenc, P. Soueres, I. Jung, S. Lacroix, G.C. Avenant, C.H. Hong, K.C. Choi, В.S. Kim) ученых.

Однако при наличии большого числа публикаций, в которых используются как классические, так и современные подходы к синтезу алгоритмов обработки информации и управления, задача остается не решенной в полной мере. Это связано с излишней идеализированностыо ее постановки, не учитывающей принципиальную невозможность знания точной математической модели робота, из-за отсутствия учета возможностей и характеристик реальных датчиков и желания авторов решить плохо формализуемую проблему управления при наличии большого количества разнородной информации н основе одного, порой достаточно сложного алгоритма.

Таким образом, актуальность задачи создания алгоритмов работы системы управления мобильных роботов, с одной стороны, определяется востребованностью мобильных роботов, с другой - отсутствием работоспособных алгоритмов, позволяющих успешно управлять движением роботов по пересеченной местности.

Целью диссертационной работы является анализ и синтез алгоритмов обработки информации системой управления мобильного робота, расширяющих его возможности автономного перемещения по открытой пересеченной местности.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующего ряда задач диссертационного исследования:

• создать стратегию управления движением мобильного робота по пересеченной местности, выбрать структуру системы управления;

• синтезировать алгоритм формирования программной траектории объезда препятствий местности и проезда внутри группы препятствий;

• разработать методику построения регуляторов, обеспечивающих отслеживание роботом программной траектории с заданной точностью;

• разработать комплекс программ для проверки работоспособности предложенных алгоритмов методом математического моделирования.

Методы исследования основаны на использовании теорий управления, системного анализа, аналитической механики, нелинейных систем, наблюдения и фильтрации, интеллектуальных систем, теории матриц, на методах имитационного моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• на основе системного' анализа поставлена и формализована задача управлением движения мобильного робота по пересеченной местности, отличающаяся применением для решения метода декомпозиции, при этом исходная задача заменяется на несколько простых последовательно решаемых, что позволило предложить стратегия управления и структура системы управления;

• разработан алгоритм формирования программной траектории, отличающийся учетом информации системы технического зрения и динамических возможностей реального робота, что позволило обеспечить заданную точность объезда роботом препятствий местности и его перемещение внутри группы препятствий;

• разработана методика построения систем, отличающаяся учетом ограничений на скорость и отклонение органов управления объектов, базирующаяся на результатах анализа влияния на динамику и устойчивость систем этих ограничений, что позволило максимизировать полосу пропускания системы, или минимизировать отношение ограничения по скорости к ограничению по отклонению.

Практическая ценность работы состоит в том, что использование ее результатов позволяет:

- придать мобильным роботам новые функциональные возможности, существенно повысить сложность преодолеваемого рельефа и увеличить возможность успешного прохождения маршрута;

- обоснованно выбирать конфигурацию, комплектацию системы и основные технические характеристики ее блоков.

На защиту выносятся:

1. Стратегия управления движением мобильного робота по пересеченной местности и структура системы управления.

2. Алгоритм формирования программной траектории объезда препятствий.

3. Результаты анализа и методика и построения систем, на органы управления объектов которых наложены ограничения по скорости и отклонению.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены на Международной научной конференции «Проблемы управления, передачи и обработки информации (АТМ-ТКИ-50), (Саратов, 2009 г.); ХХШ Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», (Псков 2010 г.); Российской конференции с международным участием «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения», (Москва, ИПУ РАН, 2010 г.); Всероссийской конференции молодых ученых «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий», (Саратов, 2010 г.); XIV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», (Саратов, 2011 г.); Международной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации АТМ-2011», (Саратов, 2011 г.).

Реализация и внедрение результатов работы. Диссертационное исследование выполнено в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013» по теме «Разработка распределенной вычислительной среды для создания систем управления жизненным циклом мобильных мехатронных комплексов» (ГК № 02.740.11.04 82, 2010-2011 г.г.); НИР «Разработка алгоритмического обеспечения системы управления мобильного робота» (ГК №8758р/13975 от 14.11.2011). Результаты исследований используются в ООО «Конструкторское бюро промышленной автоматики», (г. Саратов) и в Институте проблем точной механики и управления РАН (г. Саратов), а также при подготовке специалистов в СГТУ им. Гагарина Ю.А. Работа поддержана грантом Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе УМНИК.

Личный вклад автора. Все научные результаты диссертации, выдвигаемые на защиту, получены автором лично.

Публикации. Основные положения диссертации достаточно полно изложены в 16 печатных работах из них 6 статей - в журналах из перечня ВАК, 2 - свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа включает введение, 4 раздела, заключение, список использованной литературы из 144 наименований и 3 приложения, рисунка - 72 и 1 таблицу. Основное содержание работы изложено на 147 страницах.

Заключение диссертации по теме "Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)", Лисицкий, Денис Леонтьевич

Выводы по разделу 4

1. Разработана программа для ПЭВМ, позволяющая всесторонне исследовать объезд роботом препятствий местности под управлением синтезированной системы.

2. Численное моделирование движения робота подтвердило работоспособность и эффективность предложенных алгоритмов управления движении ем робота.

3. Моделирование показало, что программная траектория во всех случаях полностью соответствовала предъявляемым к ней требованиям, отклонение траектории движения робота от программной во всех случаях не превышало 0,047 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ основных конструктивных схем мобильных роботов, показано, что наиболее пригодной для движения по пересеченной местности является четырехколесная схема с передними управляющими колесами. На базе теории автомобиля предложена математическая модель четырехколесного робота.

2. Проведенный анализ необходимого информационного обеспечения позволил сформировать необходимый набор датчиков и выявить возможную точность определения положения робота в стартовой систем е координат и относительно препятствий местности.

3. Предложены стратегия управления движением мобильного робота по пересеченной местности и структура системы управления позволяющие произвести декомпозицию задачи, разделив ее на три относительно простых решаемых последовательно.

4. Введено понятие опорной траектории движения робота, предложены способ и алгоритм ее формирования по топографической информации, реализованный в виде программы для ЭВМ.

5. Синтезирован алгоритм формирования программной траектории, обеспечивающий заданную точность объезда препятствий местности и позволяющий роботу проезжать внутри группы препятствий.

6. С использованием метода гармонической линеаризации проведен аналз влияния на устойчивость систем ограничений по скорости и величине отклонения, наложенных на орган управления объекта. Выявлен ряд важных свойств таких систем, главным из которых является ограничение полосы пропускания, определяемое отношением ограничений.

7. Разработана методика синтеза систем управления, на органы управления объектов которых наложены ограничения по скорости и отклонению. Она позволяет или максимизировать полосу пропускания линейной части системы, или минимизировать отношение ограничения по скорости к ограничению по отклонению. Эффективность методики подтверждена численным моделированием.

8. Для численного моделирования движения робота при объезде препятствий местности разработана специальная программа для ПЭВМ, позволяющая учитывать особенности динамики робота и датчиков, определяющих его положение относительно препятствий местности и в стартовой системе координат. Программа позволяет имитировать препятствия различной формы и группы произвольно расположенных препятствий.

9. Численное моделирование движения робота при объезде одиночных препятствий различной формы и групп препятствий подтвердило работоспособность и эффективность всех разработанных методик и алгоритмов. Робот уверенно объезжал как одиночные препятствия, так проезжал внутри достаточно хаотично расположенных групп препятствия. При этом максимальное отклонение реальной траектории движения от оптимальной не превышала 0,05 м.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лисицкий, Денис Леонтьевич, 2012 год

1. Алексеев В.M., Тихомиров В.М., Фомин C.B. Оптимальное управление. М.: Наука. Гл. ред. физ.мат.лит. 1979. - 432 с.

2. Алексеев К.Б., Малявин A.A. Палагута A.A. Сравнительный анализ предикаторного и нечеткого управления автомобиля // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 5. С. 18-23.

3. Аржашш A.B. Вашемков O.E. Мобильный робототехнический комплекс «Невская стрела» // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 2. С. 23 27.

4. Баранов Д.М., Ермолов И.Л., Плешаков Р.В., Подураев II.В. повышение автономности мобильного робота «Вездеход-ТМЗ» на основе бортовой системы навигации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 5. С. 49 55.

5. Баранов Д.Н. Разработка интеллектуальной системы управления мобильным роботом на основе следящей системы технического зрения и нечеткой логики / Автореф. канд. дисс. Москва. Станкин. 2008.

6. Бартенев В.В., Яцун С.Ф. Применено алгоритмов нечеткой логики в автоматических системах управлении // Сб. трудов межд. конф. «Вибрационные машины и технологии». -Курск: КурскГТУ, 2008. С. 812-820.

7. Битанов А.Ф., Грицын С.И., Муракин C.B. Робототехнические комплексы для обеспечения специальных операций // Специальная техника. 1999, № 6. С. 23 34.

8. Бобнев М.П. Генерирование случайных сигналов / М.П. Бобнев. М.: Энергия, 1971.248 с.

9. Борисов A.B., Мамаев И.С., Килин A.A. Динамика катящегося диска // Борисов A.B., Мамаев И.С. Неголономные механические системы. Интегрируемость, хаос, странные аттракторы М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002.

10. Боронахин A.M. Разработка принципов построения и исследование комплекса для неконтактного измерения геометрических параметров рельсового пути. Санкт-Петербург. Гос. электротехнич. ун-т // http://link.edu.ioffe.ru/ismu02/boronali/

11. Браммер К., ЗифлингГ. Фильтр Калмана-Быоси. Пер. с нем. М.: Паука, 1982. 356 с.

12. Бромберг П.В. Теория инерциальных систем навигации. М.: Наука, 1979. 420 с.

13. Буданов В.М., Девянин Е.А. О движении колесных роботов // ПММ. -2003. -Т. 67. вып. 2.-С. 244-255.

14. Буданов В.М., Девянин Е.А. Особенности движения колесных роботов -неголономных механических систем // Докл. Иауч. школы-конференции «Мобильные роботы и мехатронные системы», 7-8 декабря 1999 г. М. Институт механики МГУ, 1999 -С. 147- 164.

15. Бурдаков С.Ф., Юдин И.В. Управление движением мобильного робота по качественной информации о координатах цели // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 9. С. 35 40.

16. Васильев A.B., Полин A.B. Мобильный робот разведчик на базе шестигусеничного движителя с изменяемой геометрией // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 3. С. 27-35.

17. Володин Ю.С. Метод кодирования телевизионной подсветки для телевизионной системы объемного зрения мобильного робота // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. №11.

18. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления / A.A. Воронов. М.: Энергия, 1980. 309 с.

19. Гаврилов A.B., Губарев В.В., Джо К. -X., Ли X. -X. Гибридная система управления мобильным роботом // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 7. С. 30 37.

20. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы / М.: Радио и связь. 1986. 511 с.

21. Горбачев АЛО. Применение одометров для коррекции интегрированных навигационных систем // АЛО. Горбачев. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2009. № 4 (77). С. 37-52.

22. Горенштейн И.А., Шульман И.А. Инерциальные навигационные системы. М.: Машиностроение, 1970. -231 с.

23. Гуров А.Б., Михайлов Б.Б. Система зрения для прокладки траектории мобильного робота и мониторинга рабочей зоны // Тр. 19-й Научно-техн. конф. «Экстремальная робототехника». СПб.: Изд-во НПО специальных материалов, 2008. Т. 5. С. 394 398.

24. Гусев Д.М., Мартынснко Ю.Г. Об использовании волоконно-оптического гироскопа в задачах навигации мобильных роботов // Мобильные роботы и мехатронные системы. -М., Изд во Моск. ун-та, 2002. С.30-35.

25. Девянин Е.А. О движении колесных роботов // Докл. Науч. школы-конференции «Мобильные роботы и мехатронные системы», 7-8 декабря 1999 г. М. Институг механики МГУ, 1999-С. 169-200.

26. Девятисильный A.C., Дороженко Н.М. Управлениеп безопасным движением автомобиля в транспортном потоке // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 5. С. 26 32.

27. Джинглава В.И., Герасимов Г.И., Сазонрова Т.В. Вопросы разработки и стандартизации форматов векторных карт для летательных аппаратов// Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 3. С. 15-21.

28. Динамика системы дорога-шина-автомобиль-водитель / Под ред. A.A. Хачатурова. М.: Машиностроение. 1976. 535 с.

29. Евсеев A.A., Носков В.II., Платонов A.A. Формирование электронной карты при автономном движении в индустриальной среде // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 2. С. 41 48.

30. Зенкевич C.JL, Космачев П.В. Управление движением мобильного робота в неподвижную точку// Мехатроника, автоматизация, управление. 2010. № 3. С. 21 -28.

31. Интеллектуальные роботы / под ред. Е.И. Юревича. М.: Машиностроение, 2007. 360 с.

32. Ишлинский A.IO. Механика гироскопических систем. М.: Изд-во АН СССР, 1963, 483 с. с.430-449., [с.450-474].

33. Каленова В.И., Морозов В.М., Салмина М.А. Устойчивость и стабилизация установившихся механических систем одного класса // Мобильные роботы и мехатронные системы. М., Изд во Моск. ун-та, 2004. - С. 119 - 134.

34. Каляев И.А. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов / И.А. Каляев, А.Р. Гайдук, С.Г. Капустяп. / М.: Физматлит. 2009, 280 с.

35. Каляев И.А., Капустян С.Г. Проблемы группового управления роботами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 5. С. 4 14.

36. Клевашин В.А., Поливанов А.Ю. Системы технического зрения в промышленной робототехнике // Мехатроника, автоматизация, управление. 2010. № 9. С. 14 20.

37. Кожевников В.А. Системы автоматического управления полетом вертолета. М.: Машиностроение, 1974. 196 с.

38. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М.: Машиностроение. 1976. 184 с.

39. Кузовков Н.Т. Системы стабилизации летательных аппаратов / Н.Т. Кузовков. М.: Высшая школа, 1976. 302 с.

40. Кузовков Н.Т., Карабанов C.B., Салычев О.С. Непрерывные и дискретные системы управления и методы идентификации.- М.: Машиностроение, 1978. 451 с.

41. Ларин В.В. Теория движения полноприводных автомобилей /В.В. Ларин,- М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 391 с.

42. Лебедев Р.Н., Нарзаян Л.А., Едимов A.B. Нейросетевое планирование управления действиями летательных аппарат ов при наблюдении заданной группы подвижных наземных объектов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 11. С. 16-25.

43. Левитин A.B. Алгоритмы: введение в разработку и анализ / М.: «Вильяме», 2006. 560 с.

44. Лексин A.B. Интегрированные навигационные системы в автотранспорте // Автотранспортное предприятие. 2005. - № 4.

45. Лернер А.Я, Розснман Е.А. Оптимальное управление. М.: Энергия, 1970 г., 360 С.

46. Лисицкий Д.Л. Алгоритмы системы ориентации и навигации мобильных роботов / В.Б. Никишин, B.C. Шорин, Д.Л. Лисицкий // Вестник Саратовского государственного технического университета. Саратов, 2010. Вып. 4(50). С 30-34.

47. Лисицкий Д.Л. Анализ и синтез САУ движущихся объектов с учетом нелинейностей привода управляющих органов / Д.Л. Лисицкий, Л.А. Лисицкий // Вестник Саратовского государственного технического университета. Саратов, 2010. Вып. 4(50). С. 102-109.

48. Лисицкий Д.Л. Выбор структуры системы автоматического управления траекторным движением мобильного робота / Д.Л. Лисицкий // Вестник Саратовского государственного технического университета. Саратов, 2009. Вып. 3(34). С. 102-109.

49. Лисицкий Д.Л. Гармоническая линеаризация сложных динамических нелинейных звеньев /Д.Л. Лиси цкий // Труды XXLU международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Т. 9, Саратов, С. 135-138.

50. Лисицкий Д.Л. Имитация сканирующего лазерного дальномера при моделировании движения мобильного робота /Д.Л. Лисицкий // Труды ХХШ международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Т. 9,1. Саратов, С. 123-125.

51. Лисицкий Д.Л. Математическая модель четырехколесного мобильного робота / Д.Л. Лисицкий, Л.А. Лисицкий // Сборник трудов международной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации АТМ-2011». Саратов. СГТУ, 2011. С 310-314.

52. Лисицкий Д.Л. Один подход к управлению мобильным роботом / БольшаковА.А., Д.Л. Лисицкий // Вестник Саратовского государственного технического университета. Саратов, 2010. Вып. 4(50). С. 43-49.

53. Лисицкий Д.Л. Определение оптимального маршрута движения мобильного робота / Д.Л. Лисицкий // Труды XXIV международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Т. б, Саратов, СГТУ, 2011. С. 106-108.

54. Лисицкий Д.Л. Управление движение мобильного робота / A.A. Большаков, Д.Л. Лисицкий // Вестник Астраханского государственного университета, сер. «Управление, вычислительная техника и информатика» Вып. №1, 2010. С. 12-18.

55. Лисицкий Д.Л. Управление роботом при объезде препятствий / A.A. Большаков, Д.Л. Лисицкий, Д.Ю. Петров // Журнал «Мехатроника. Автоматизация. Управление». М., 2011. № 9. С. 26-30.

56. Литвинов A.C. Управляемость и устойчивость автомобиля. М.: Машиностроение, 1971.320 с.

57. Лямин A.B. Анализ математических моделей колесных роботов и синтез алгоритмов контурного управления / Автореф. канд. дисс. С.Петербург, 1997.

58. Мартыненко Ю.Г, Кобрин А.И., Ленский A.B. Декомпозиция задачи управления мобильным одноколесным роботом с невозмущаемой гиростабилизированной платформой // Докл. РАН. 2002. - Т. 368, № 6. С. 757 -769.

59. Мартыненко Ю.Г. Алгоритмы управления мобильным роботом при движении по маякам //Докл. Международной конф. «Информационные средства и технологии», 20-22 октября 1998 г., Москва. Т. 2. С. 75 - 80.

60. Мартыненко Ю.Г. Аналитическая динамика электромеханических систем. Изд-во МЭИ, 1985.

61. Мартыненко Ю.Г. Управление движением мобильных колесных роботов // Фундаментальная и прикладная математика, 2005, Т. 11, № 8, С. 29 -80.

62. Мартыненко Ю.Г., Орлов В.И. Влияние переходных процессов в электроприводе на устойчивость движения колесного мобильного робота // Мобильные роботы и мехатронные системы. М., Изд во Моск. ун-та, 2004. - С. 135 - 149.

63. Метод гармонической линеаризации в проектировании нелинейных систем автоматического управления. Под ред. Ю.И. Топчеева. М.: Машиностроение, 1970.567 с.

64. Молибошко A.A. Компьютерное моделирование автомобиля. Минск. «ИВЦ Минфина», 2007, 280 с.

65. Морозов В.М., Каленова В.И., Шепелева E.H. Устойчивость и стабилизация движения одноколесного велосипеда // Изв. РАН. МТТ. 2001. - № 4. - С. 49 - 58.

66. Никишин В.Б. Использование априорной информации о траектории движения объекта для коррекции бортовой системы ориентации и навигации /Труды Академии военных наук, Саратов -2000. С.41-50

67. Носков В.П., Рубцов И.В. Опыт решения задачи автономного управления движением мобильного робота//Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 12. С. 21 24.

68. Овчинников A.M., Ролдугин Д.СМ., Овчинников М.Ю. Аппаратно-программный комплекс обработки спектральной информации // Датчики и системы. 2009. № 6. С. 41-46.

69. Определение опорной траектории движения мобильного робота по пересеченной местности. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2011614346 от 5 августа 2011 г. / Д.Л. Лисицкий.

70. Павловский В.Е. Задачи динамики и управления мобильными роботами. http://posp.raai.org/data/posp2005/SIR/Pavlovsky/pavlovsky.html.

71. Павловский В.Е., Евграфов В.В., Павловский В.В. Планирование и реализация гладких движений мобильного робота с дифференциальным приводом.// Тр. 9 Междунар. Конф. "Stability, Control, and Rigid Bodies Dynamics", ICSCD-2005, c.54-55.

72. Павловский B.E., Евграфов В.В., Павловский B.B. Синтез и исполнение гладких движений мобильного колесного робота с дифференциальным приводом // Информационно- измерительные и управляющие системы. М.: Изд-во "Радиотехника", №1-3, т. 4. 2005-2006.

73. Парамонов П.П., Сабо Ю.И. Интегрированная навигационная система для малоразмерного летательного аппарата // Мехатроника, автоматизация, управление. 2010. № 10. С. 18-23.

74. Паркинсон, Б. Системы глобального позиционирования / Б. Раркинсон. М.: Вильяме, 2007. 238 с.

75. Планетоходы / под. ред. A.J1. Кемурджиана. М.: Машиностроение, 1982. 319 с.

76. Плотников П.К. Элементы теории работы одной разновидности бесплатформенных инерционных систем ориентации // Гироскопия и навигация. №3, 1999. С/ 23-35.

77. Половко С.А., Смирнов К.Ю., Степанов Д.П. Интеллектуальная система технического зрения для безопасности навигации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009.3. С. 8 14.

78. Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1979.

79. Применение ЭВМ при расчете и конструировании и автомобиля. Под ред Гриневич А.И., Минск, «Высшая школа», 1978, 268 с.

80. Притыкин Ф.И. Геометрически обоснованные принципы построения адаптивной системы управления мобильного робота, функционирующего в сложно организованных средах // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 4. С. 2 8. 1.58

81. Пшеничный Б.Н., Данилин 10.М. Численные методы в экстремальных задачах. М.: Паука, 1975 г., 319 С.

82. Рабинович JI.B. и др. Проектирование следящих систем. М.: Машиностроение, 1969.500 с.

83. Рабинович JT.B. Устойчивость и автоколебания нелинейных следящих приводов. М.: МАИ, 1977.160 с.

84. Разумовский А.И., Ромакин В.А. Построение м анализ ЗО-модели рельефа местности с использованием программного комплекса «Relief Studio» // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 7. С. 6 15.

85. Распопов, В.Я. Микромеханические приборы: учеб. / В.Я. Распопов. Тула, 2004. - 475 с.

86. Рачков М.Ю. Мультисенсорный робот для гуманитарного разминирования // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 7. С. 18 29.

87. Ривкин С.С., Тюменева Г.В. Использование фильтра Калмана в схеме коррекции гировертикали. Изв. АН СССР МТТ, 1974, №2., с. 30-35.

88. Сейдж Э.П., Меле Дж.Л. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении: Пер. с англ. М.: Связь, 1976.

89. Селезнев В.П. Навигационные устройства. М.: Машиностроение, 1974. - 600 с.

90. Смирнов, Г.А. Теория движения колесных машин / Г.А. Смирнов. М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

91. Соколов Н.И. Некоторые вопросы построения параметрически инвариантных САУ. // Научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика». Информационные материалы. № 7 (44). М.: ВИНИТИ, 1970.

92. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: Машиностроение 2000, 368 с.

93. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля. С. Петербург. «ВХВ-Петербург» 2006, 478 с.

94. Тищенко A.C., Михаилов Б.Б. Навигация мобильного робота на основе бортовой системы технического зрения // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009.12. С. 10-23.

95. Томас X. Кормен, Чарльз И. Лейзерсон, Рональд Л. Ривест, Клиффорд Штайн Алгоритмы: построение и анализ = Introduction to Algorithms. — 2-е изд. — М.: «Вильяме», 2006. 1296 с.

96. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического управления /. Ю.И. Топчеев. М.: Машиностроение, 1989. 751 с.

97. Форматы представления электронных карт. Основы GPS навигации. URL: http://\v\v\v.microsystern.ru/article/?id=272

98. Хофман-Велленхоф, В. Практика GPS / В. Хофман-Велленхоф. -М.: Вильяме, 2006.- 156 с.

99. Электр, ресурс. http://www. Honeywell com

100. Электр, ресурс, http://avtolektron.ru/novoste/avtomobil-s-avtopilotom

101. Электр, ресурс. http://ru.wikipedia.org/wiki/BigDog

102. Электр, ресурс. http://ru.wikipedia.org/wiki/IRobot

103. Электр, ресурс, http://systemsauto.ru/another/automaticdriving.html

104. Электр, ресурс, http://wwvv.3dncws.ru/news/620832

105. Электр, ресурс. http://www.agricuUureguide.org/autonomous-small-robots-and-robot-swarms-in-agriculture/robotfarmers/

106. Электр, ресурс. http://www.amazonevoronezh.ru/new/polevojrobotbonirobzakladjvaetosnovjselskohozyajstvcnnoj.html

107. Электр, ресурс, http://www.analog.com/static/imported-fíles/selectiontables/MEMSInertialScnsorsSelectionTables.pdf

108. Электр, ресурс. http://wmv.clubolbologna.org/ew/documents/KNRMoeller.pdf

109. Электр, ресурс, http://www.cnde.edu/staff/swormley/gps/gpsaccuracy.html.

110. Электр, ресурс. http://www.dematic.com/com/Produkte/Lagertechnik/Dematic-Multishuttle/Dematic-Multishuttle-Move/page49886.htm 1.101

111. Электр, ресурс, http://www.engadgct.com/2009/10/29/fuji-heavy-industries-outs-friendless-autonomous-farming-robot/.

112. Электр, ресурс, http://www.fizoptica.com

113. Электр, ресурс. hUp://\vww.gizmag.com/toyota-autonomous-prius-hybrid-tokyo-motor-show/20554/

114. Электр, ресурс, http://www.infox.ru/hi-tech/tech/201 l/12/26/Prosperopyervyy.phtml

115. Электр, ресурс, http://www.kivasystems.com 1.100

116. Электр, ресурс. http://www.melexis.com/Inertia-Sensors/Inertia-Sensors/Angular-Rate-Sensor-582.aspx

117. Электр, ресурс, http://www.optolink.com

118. Электр, ресурс. http://www.rlocman.ru/news/new.html?di:=l 12114

119. Электр, ресурс, http://www.sensorica.com

120. Электр, ресурс, http://www.siliconsensing.com/gyros

121. Электр, ресурс. http://www.used-robots.com/articles.php?tag=1790

122. Электр, ресурс, http://www.vti.fi/en/products/accelerometers/sca31 OO-accelerometers

123. Электр, ресурс, http://www.vti.fi/en/products/gyroscopes/scrl 1 OO-gyroscopes

124. Электр, ресурс. Электронный ресурс www,siliconsensing.com

125. Электронный ресурс analog.com

126. Электронный ресурс optolink.com

127. Эмулятор движения мобильного робота при объезде препятствий местности. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2011613601 от 10 мая 2011 г. / Д.Л. Лисицкий.

128. Юревич Е.И. Основы робототехники. СПб.: БХВ-Петербург. 2005.

129. Ющенко А.С. Маршрутизация движения мобильного робота в условиях неопределенности // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 1. С. 31 38.

130. Яшунский В.Д. Разработка и исследование алгоритмов обработки изображений для систем технического зрения на основе фокусировки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2010. № 9. С. 31 37.

131. Dijkstra Е. W. A note on two problems in connexion with graphs. // Numerische Mathematik. V. 1 (1959), P. 269-271

132. Dijkstra E. W. A note on two problems in connexion with graphs. // Numerische Mathematik. V. 1 (1959), P. 269-271.

133. P.K.Plotnikov, V.B.Nikishin, A.A.Skripkin. -s.194-199.

134. Operating instructions Laser Measurement of LFS500 Product Family // https//www.mysick.com/Saqqara/pdf.aspx?id=im0037514. 1.51? 5/2

135. Plotnikov P.K., Nikishin V.B. Integrated geoinertial system of orientation and navigation of vehicle. Second Turkish-German Joint Geodetic Days May 28-29-30, 1997, Berlin. S.559-567.

136. Копия свидетельства о государственной регистрации программы «Определение опорной траектории движения мобильного робота попересеченной местности»- £ Г: Г* К! 231. ЛТ'. Д,4, 11. А