23.03.2024

Дистанционное управление робота "QUADRUPED" по Bluetooth. Простое удалённое управление с компьютера роботом Управление по WiFi


В этом уроке мы дополним робота QUADRUPED модулем Bluetooth и создадим пульт дистанционного управления на базе аналогичного Bluetooth модуля. Управление направлением и скоростью движения робота будет осуществляться с помощью джойстика, а высота робота будет регулироваться потенциометром. При обнаружении препятствий робот откажется идти прямо, но согласится пойти назад или развернуться.

Bluetooth модуль пульта будет выполнять роль мастера, а Bluetooth модуль робота - роль ведомого. Сопряжение мастера и ведомого достаточно выполнить только один раз. В дальнейшем, при подаче питания робота и питании пульта, устройства будут соединяться самостоятельно.

Скорость и направление движения робота будет зависеть от степени и направления отклонения джойстика. Робот сможет выполнять такие команды как движение вперёд или назад, с заворотом или без, разворот на месте влево или вправо, установка всех суставов в центральные положения, ослабление всех суставов, подъем и опускание корпуса. При разрыве связи между bluetooth модулями пульта и робота, робот перестанет идти, а все его сервоприводы ослабнут.

Подробно об управлении роботом и сопряжении Bluetooth модулей рассказано ниже, в разделе «Управление».

Нам понадобится:

    Робот «QUADRUPED»:
  • Элементы питания:
    • либо 2 аккумулятора Li-ion размером .
    • либо 5 аккумуляторов Ni-MH размером .
    Пульт:
  • Элементы питания:
    • либо 1 аккумулятор Ni-MH размером крона и переходник под DC-jack .
    • либо иной для Arduino Uno .

Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеки:

  • iarduino_Bluetooth_HC05 - для работы с Trema Bluetooth модулем HC-05.
  • iarduino_HC_SR04 - для работы с ультразвуковым датчиком расстояния HC-SR04+.
  • Библиотеки SoftwareSerial и Servo входят в базовый набор Arduino IDE и не требуют установки.

О том как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE .

Видео:

Схема подключения пульта дистанционного управления:

  • Установите Trema-Set Shield на Arduino Uno .
  • Установите Trema-модуль потенциометр на 2 посадочную площадку Trema-Set Shield .
  • Установите Trema-модуль джойстик на 4 посадочную площадку Trema-Set Shield .
  • Установите Trema-модуль Bluetooth HC-05 на 6 посадочную площадку Trema-Set Shield .
  • При желании все установленные на Trema-Set Shield модули можно закрепить, используя нейлоновые винты и стойки.

В данном коде показания джойстика и потенциометра постоянно сохраняются в массив arrData после чего он отправляется по радиоканалу через bluetooth модуль. Скетч калибрует джойстик при старте, считывая показания для осей X и Y, которые до отключения питания считаются центральными. Показания осей X и Y отправляются в пределах значений от -100 до +100. Показания потенциометра отправляются в пределах значений от 0 до +100. Состояние кнопки отправляется как число 0 или 1.

Если подать питание с нажатой кнопкой джойстика, то в коде setup выполнится код вызова функции createMaster, которая установит bluetooth модулю роль мастера, инициирует поиск ведомого с именем "QUADRUPED" и PIN-кодом "1212", и если такое ведомое устройство будет доступно, то произойдёт сопряжение и соединение с этим ведомым bluetooth модулем (именно такое имя и PIN будут присвоены bluetooth модулю на роботе). Если не нажимать на джойстик при подаче питания, то функция createMaster будет пропущена, а bluetooth модуль будет принимать попытки создать соединение на основе своих последних настроек. Таким образом сопряжение с bluetooth модулем робота достаточно выполнить всего один раз.

Функции begin(), createMaster() и checkConnect() объекта objHC05 возвращают true или false, и вызываются как условие оператора while(), то есть инициализация, назначение роли и проверка соединения bluetooth модулей выполняются до тех пор пока не будет получен положительный результат. Эти функции можно вызывать однократно только в том случае если Вы уверены что второй bluetooth модуль (модуль робота) точно включён, ему назначена роль ведомого, он готов к соединению и находится в радиусе действия связи. Иначе функция вернёт false, а код продолжит выполняться не отреагировав на ошибку.

Функция send() объекта objHC05 способна отправлять массивы и переменные любых типов, и так же возвращает true или false, сообщая о результате приёма данных вторым bluetooth модулем. В нашем случае данную функцию нет необходимости вызывать в условии оператора while(), так как эта функция и так постоянно вызывается в коде цикла loop().

С подробным описанием всех функций объекта objHC05 можно ознакомиться на странице .

Код программы для робота QUADRUPED:

Значения массива cenAngle должны быть изменены (откалиброваны) на действительные углы сервоприводов в градусах, при которых все суставы робота находятся в центральном положении. Это выполняется с использованием калибровочного скетча, как описано на странице .

В данном коде управление роботом осуществляется через функции:

  • funLimbMove - установка одного сустава выбранной конечности в значение от -100 до 100.
    • Если указать funLimbMove(4,1,100), то у 4 конечности, вертикальный сустав, поднимется максимально вверх.
    • Если указать funLimbMove(4,0,-100), то у 4 конечности, горизонтальный сустав, сдвинется максимально влево.
  • funLimbStep - установка одной конечности в положение от 0 до 255.
    • Если указать funLimbStep(4,x,0,50), где x будет увеличиваться от 0 до 255, то 4 конечность совершит следующие действия: плавный сдвиг внизу назад, резкий подъём, быстрый проход сверху вперёд и резкий спуск, остановившись в той же позиции с которой начинались движения. Что похоже на реальное движение лап при движении вперёд.
    • Если указать funLimbStep(4,x,0,50), где x будет уменьшаться от 255 до 0, то 4 конечность совершит те же действия, но в обратном порядке. Что похоже на реальное движение лап при движении назад.
    • Предпоследний аргумент функции можно указывать в пределах от -100 до +100, он будет ограничивать амплитуду движений левых или правых конечностей, что вызовет заворачивание (поворот) влево (-100...0) или вправо (0...+100).
    • Последний аргумент функции можно указывать в пределах от 0 до 100, это высота подъёма корпуса в процентах, если указать 0, то QUADRUPED будет «ползти», чем больше значение, тем выше QUADRUPED. Средний подъём корпуса соответствует значению 50.
  • funLimbGait - установка всех конечностей в положение от 0 до 255. Эта функция вызывает предыдущую функцию funLimbStep для каждой конечности, указывая их положение в соответствии с алгоритмом походки.
    • Если указать funLimbGait(1, x, 0, 50), где x будет увеличиваться от 0 до 255, то все конечности совершат действия при которых QUADRUPED пройдёт вперёд и прямо на один полный шаг, а его конечности вернутся в ту же позицию с которой этот шаг начинался.
    • Если указать funLimbGait(1, x, 0, 50), где x будет уменьшаться от 255 до 0, то все конечности совершат те же действия, но в обратном порядке. Следовательно, QUADRUPED пройдёт тот же шаг но назад.
    • Если указать funLimbGait(0, x, 0, 50), где x будет увеличиваться от 0 до 255, то все конечности совершат действия при которых QUADRUPED выполнит разворот вправо на один полный шаг, а его конечности вернутся в ту же позицию с которой этот разворот начинался.
    • Последний и предпоследний аргументы выполняют те же действия что и аргументы функции funLimbStep той же позиции, а именно, выполняют заворот (поворот) и поднятие корпуса.
    • Вы можете дополнить функцию funLimbGait придумав свои варианты походок.
  • funLimbFree - ослабление всех суставов. Функция вызывается без параметров и приводит к отключению сервоприводов. Сервоприводы включатся самостоятельно при вызове любой функции управления суставами или конечностями.
  • funLimbCent - установка всех суставов в центральное положение. Функция вызывается без параметров и устанавливает суставы всех конечностей в положение установленное при калибровке.
  • funWaitMaster - эта функция проверяет нажатие на кнопку сопряжения. Если кнопка нажата, то текущее соединение (если оно есть) с мастером будет разорвано, список пар будет очищен, bluetooth модулю будет назначена роль ведомого с указанием имени «QUADRUPED» и PIN-кодом «1212», после чего он будет ожидать подключения мастера.

Получение данных и работа с Trema-модулем Bluetooth HC-05 осуществляется через функции и методы объекта objHC05 библиотеки iarduino_Bluetooth_HC05 , с подробным описанием которых можно ознакомиться на странице Wiki - Trema-модуль bluetooth HC-05 .

Управление:

Сразу после сборки, загрузки скетча и подачи питания на пульт, и QUADRUPED, суставы робота будут ослаблены, и он не будет реагировать на команды с пульта, так как Bluetooth модулям требуется сопряжение (создание пары). Сопряжение достаточно выполнить только один раз, bluetooth модули запомнят созданную пару в своей энергонезависимой памяти и будут пытаться соединится друг с другом при каждой последующей подаче питания.

  • Отключите питание пульта (если оно было подано), нажмите на джойстик (как на кнопку) и подайте питание пульта. После выполнения этих действий bluetooth модулю пульта будет назначена роль мастера и он начнёт поиск ведомого с именем «QUADRUPED» и PIN-кодом «1212».
  • Подключите питание робота (если оно не было подано), нажмите и удерживайте кнопку сопряжения не менее 1 секунды (её можно нажимать в любое время). После нажатия на кнопку, bluetooth модулю робота будет назначена роль ведомого с именем «QUADRUPED» и PIN-кодом «1212», и он будет ожидать подключение мастера.
  • Для выполнения повторного сопряжения (если оно потребуется) нужно выполнить те же действия как для пульта, так и для робота.
  • Как только связь будет установлена, суставы робота «оживут» и он будет выполнять команды пульта. Если Вы отключите питание пульта, то суставы робота ослабнут и вновь оживут при подаче питания пульта.

Управление роботом с пульта выполняется следующим образом:

  • Если отклонить джойстик вперёд, то и робот пойдёт вперёд, а скорость будет зависеть от степени отклонения джойстика.
  • Если отклонить джойстик назад, то и робот пойдёт назад, а скорость будет зависеть от степени отклонения джойстика.
  • Если отклонить джойстик вперёд и влево, или вправо, то и робот пойдёт вперёд заворачивая влево, или вправо. Скорость будет зависеть от степени отклонения джойстика вперёд, а радиус поворота от степени отклонения джойстика влево, или вправо.
  • Если отклонить джойстик назад и влево, или вправо, то и робот пойдёт назад заворачивая влево, или вправо. Скорость будет зависеть от степени отклонения джойстика назад, а радиус поворота от степени отклонения джойстика влево, или вправо.
  • Если отклонить джойстик влево или вправо, но не отклонять его вперёд, или назад, то робот начнёт разворачиваться на месте влево, или вправо, а скорость разворота будет зависеть от степени отклонения джойстика.
  • Если нажать на джойстик (при включённом питании), то все суставы конечностей робота установятся в центральные положения.
  • Если поворачивать ручку потенциометра по часовой стрелке, то корпус робота будет подниматься, вне зависимости от положения джойстика.
  • Если поворачивать ручку потенциометра против часовой стрелке, то корпус робота будет опускаться, вне зависимости от положения джойстика.
  • Специальность ВАК РФ01.02.01
  • Количество страниц 257

Глава 1. Моделирование динамики роботов-манипуляторов.

1.1. Обзор методов описания кинематики и динамики манипуляционных роботов.

1.2. Вывод основных кинематических соотношений.

1.3. Формирование системы уравнений динамики.

1.4. Оценка вычислительной эффективности уравнений динамики.

1.5. Описание кинематики и динамики манипуляторов с поступательными шарнирами.

1.6. Применение символьных преобразований.

1.7. Модели приводов и механических передач.

Глава 2. Интегрирование уравнений динамики манипуляторов.

2.1. Использование неявной разностной схемы.

2.2. Учет ограничений по току и напряжению.

2.3. Применение неявных методов для манипуляторов с люфтом.

2.4. Учет упругости в шарнирах.

2.5. Применение неявных методов для манипуляторов с позиционно-скоростной следящей системой.

Глава 3. Моделирование движения космического манипулятора на имитационном стенде-тренажере.

3.1. Обзор систем моделирования космических манипуляторов.

3.2. Анализ динамики и условий функционирования БКМ и выбор архитектуры стенда-тренажера.

3.3. Организация работы стенда в масштабе реального времени.

3.4. Результаты экспериментов.

Глава 4. Управление роботами через сеть Интернет.

4.1. Обзор систем и методов дистанционного управления роботами.

4.2. Состав оборудования, программная реализация, потоки данных.

4.3. Виртуальная среда для дистанционного управления роботами.

4.4. Графический пульт управления роботом.

4.5. Дистанционное программирование движения роботов.

4.6. Экспериментальная отработка алгоритмов дистанционного управления.

4.6.1. Управление роботом манипулятором РМ-01.

4.6.2. Управление роботом манипулятором CRS А465.

4.6.3. Управление мобильным роботом Nomadic.

4.7. Задачи практикума по робототехнике с возможностью дистанционного управления роботом.

4.8. Обеспечение безопасности работы системы управления робота с открытым доступом через Интернет.

Глава 5. Взаимодействие робота-манипулятора с подвижными объектами.

5.1. Обзор существующих систем.

5.2. Постановка задач. Архитектура системы.

5.3. Автоматический захват стержня на бифилярном подвесе.

5.4. Взаимодействие со сферическими маятниками.

Глава 6. Управление роботом-манипулятором через Интернет в задаче захвата подвижного объекта.

6.1. Постановка задачи.

6.2. Алгоритмы прогнозирования движения объектов.

6.3. Экспериментальная отработка.;.

Рекомендованный список диссертаций

  • Разработка и исследование систем супервизорного управления космическими манипуляторами 2005 год, кандидат технических наук Макарычев, Владимир Павлович

  • Синтез движения манипуляционных систем для пространств со сложными связями и ограничениями 2013 год, кандидат физико-математических наук Орлов, Игорь Александрович

  • Теоретические основы моделирования и анализа динамики манипуляционных роботов, их приложение к задачам проектирования и подготовки операторов 2002 год, доктор технических наук Лесков, Алексей Григорьевич

  • Математическое моделирование в проблеме обеспечения точности движения и позиционирования мобильных манипуляционных роботов 2005 год, доктор технических наук Лукьянов, Андрей Анатольевич

  • Автоматизированное управление многоцелевой робототехнической системой 2008 год, кандидат технических наук Васильев, Иван Анатольевич

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы моделирования и дистанционного управления движением роботов»

Общая характеристика работы. На многих российских и международных конференциях отмечалось, что в настоящее время значительный интерес в плане научных исследований и практического применения представляют дистанционно управляемые роботы. Это вызвано тем, что развитие новых технологий обуславливает возможность применения роботов в широком диапазоне задач, в которых требуется дистанционное присутствие оператора-эксперта. К их числу относятся применение роботов в местах экологических и техногенных катастроф, для исследования и обезвреживания подозрительных предметов в местах массового скопления людей, использование дистанционно-управляемых объектов для военных применений, использование роботов для сборки космических конструкций, проведения дистанционных экспериментов на международной космической станции (МКС). Новым перспективным приложением является использование роботов, управляемых через Интернет, для дистанционного обучения робототехнике.

В диссертации рассмотрены задачи, решение которых позволило выработать некоторые новые подходы к моделированию и дистанционному управлению движением роботов. Разработаны эффективные методы моделирования динамики роботов. Они были использованы для моделирования движений схвата бортового манипулятора космического корабля "Буран" на имитационном стенде-тренажере. Предложены и отработаны новые методы дистанционного управления роботами через сеть Интернет. Разработаны методы управления роботами при их взаимодействии с подвижными объектами. Эти методы позволили решать задачи дистанционного управления роботами в динамически изменяющихся средах.

Для обучения операторов навыкам дистанционного управления необходима разработка тренажеров, воспроизводящих особенности динамики движения роботов в требуемых рабочих условиях. В частности, для работы с космическими манипуляторами необходимо воспроизводить движение в условиях невесомости. Имитация движения должна выполняться в масштабе реального времени для формирования у операторов правильных навыков работы. Существующие системы моделирования космических манипуляторов, созданные в NASA (А. Hajare, 1989, S. Olendorf, 1991), ESA (J. Prince, P. Dieleman, 1989), ряде организаций нашей страны (Е.И. Юревич, 2002, В.П. Богомолов, 1993) используют мощную вычислительную базу, сложную вычислительную технику. Поэтому актуальна разработка эффективных методов моделирования, позволяющих реализовать качественный, универсальный тренажер на стандартной технике в лабораторных условиях.

С этой целью разработаны эффективные методы математического моделирования динамики манипуляторов. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение моделирующего комплекса для натурной имитации движения манипуляторов. С их помощью создан стенд-тренажер для моделирования в масштабе реального времени движений схвата большого космического манипулятора (БКМ) - бортового манипулятора космического корабля "Буран". Выполнено исследование динамики БКМ, проанализированы особенности управления манипулятором в ручном и автоматическом режимах, проведена натурная отработка задач захвата, перемещения и установки объектов с помощью БКМ в различных режимах управления.

Актуальность разработки данных методов обусловлена тем, что они могут применяться для моделирования различных типов манипуляторов (крупногабаритных манипуляторов, манипуляторов для экстремальных сред), непосредственные эксперименты с которыми трудно проводить в лабораторных условиях.

Актуальность работы по этому направлению подтверждается также тем, что она выполнялась в рамках исследований, проводимых в соответствии с Федеральной космической программой (программы "Пилот" и "Обслуживание"), международным проектом INTAS-94-1234, а также в соответствии с выполнением ряда НИР.

Новое перспективное направление научных исследований, имеющее важное практическое значение - дистанционное управление роботами в среде Интернет. Среди возможных приложений - дистанционное обучение (G.Hirzinger,1998), удаленное управление автоматизированными производствами (R.Luo, 1999), использование дистанционно-управляемых роботов для медицинских приложений (А. W.T. Но, I. Elhadjj, 2001), для работы в экстремальных средах (J. Yuh, 2000).

Список разработанных к настоящему времени систем управления роботами через Интернет представлен на сервере телеробототехники NASA (http://rainer.oact.hq.nasa.gov/telerobotics page/telerobotics.shtm"). Из отечественных разработок отметим систему дистанционного управления натурной моделью бортового манипулятора космического корабля "Буран", разработанную в ЦНИИРТК (В.А. Лопота, B.C. Заборовский, 2002) и систему управления лабораторными манипуляторами МИРЭА (И.М. Макаров, В.М. Лохин, С.В. Манько, М.П. Романов, 2001 и 2002).

Однако, прогресс в этой области сдерживается ограничениями сети Интернет на скорость передачи информации. Основная проблема управления через Интернет - наличие существенных произвольных временных задержек в канале связи. Это делает управление через Интернет затруднительным, а во многих случаях невозможным.

Разработанные к настоящему времени системы, управление роботами в которых основано на передаче телеизображений, обладают такими недостатками, как наличие существенных задержек в канале обратной связи и неудобная для оператора среда управления. Помимо существенных задержек при передаче видеоизображений, их размер и качество затрудняют оператору оценивание положения робота и расстояний между объектами рабочего пространства.

Для преодоления этих недостатков актуальной является разработка новых методов повышения эффективности управления роботами через Интернет. Они основаны на использовании виртуальных трехмерных моделей робота и его рабочего пространства в on-line режиме (режиме реального времени). Идея подхода состоит в том, что вместо больших по объему видео изображений передается минимальный набор параметров, однозначно определяющих состояние робота и его рабочей среды (набор обобщенных координат робота и координаты объекта, с которым он взаимодействует). Для определения координат объектов используется система технического зрения. В случае, если пропускной способности канала все же оказывается недостаточно для организации работы в реальном времени, используются кинематические и динамические модели движения робота и объектов рабочей среды.

Таким образом, предлагается использование "виртуального дублера" реальной рабочей среды для непосредственного управления реальным роботом, а не только для моделирования его работы, как это обычно использовалось ранее (A. Bejczy, 1995, Т. Kotoku, 2001). Это позволяет не только свести к минимуму задержки реакции системы на управляющие воздействия (за счет минимизации пересылаемых данных), но и обеспечить для оператора комфортную управляющую среду с возможностью смены направления обзора, увеличения деталей сцены, использования полупрозрачных изображений. Использование предложенных методов обеспечило возможность эффективного управления даже для низких скоростей передачи информации (в среднем порядка 0.1 - 0.5 Кб/сек) при использовании каналов связи общего пользования.

Для выполнения повторяющихся действий в автоматическом режиме разработан язык и среда дистанционного программирования движения роботов через сеть Интернет.

Актуальность предложенных методов обусловлена тем, что они применимы к широкому классу систем дистанционного управления роботами с задержками в каналах связи.

Особую сложность представляет класс задач, в которых робот должен функционировать в динамически изменяющейся рабочей среде (С.Л. Зенкевич, Р.В. Заединов, 2002, W. Hong, J.-J. Slotine, 1995, В. Bishop, 1998, D. Koditshek, 1994, H. Fassler, 1990). Для решения задач взаимодействия робота с подвижными объектами (их захвата, отслеживания траектории, ударного воздействия и т.п.) необходима разработка методов оценивания текущего положения объектов с помощью системы технического зрения, а также методов прогнозирования движения объектов и координированного управления роботом. Были решены задачи управления в автоматическом режиме роботом-манипулятором в случае захвата стержня на бифилярном подвесе и взаимодействия со сферическими маятниками. Использование динамических моделей объектов позволило не только определять и прогнозировать их фактическое движение, но и анализировать некоторые нетривиальные случаи изменения этого движения. Работы по этому направлению были выполнены в рамках исследований, проводимых в соответствии с Программой сотрудничества между Национальным центром научных исследований Франции CNRS и РАН

CARRA). Исследования поддержаны грантами РФФИ N 96-01-01003 и N99-01-00981.

Наконец, одной из самых интересных задач является задача взаимодействия с подвижными объектами при управлении роботом ♦ через сеть Интернет. Сложность задачи обусловлена наличием задержек в канале связи между роботом и оператором. Для решения задачи применялись методы, основанные на использовании системы технического зрения и прогноза движения объекта с помощью модели динамики его движения. Также использовался метод "распределенной автономии", при котором удаленный оператор выполнял планирование операций на высоком уровне, а сами они выполнялись автоматически на стороне робота. Актуальность разработанных подходов и методов обусловлена тем, что они могут быть использованы при решении сложных задач взаимодействия роботов с подвижными объектами или управления в сложных неструктурированных динамических средах.

Актуальность исследований по разработке методов управления роботами через Интернет подтверждается также тем, что они выполнялись в рамках работ, проводимых в соответствии с Комплексной программой научных исследований Президиума РАН, Федеральной целевой программой "Интеграция высшего образования и фундаментальной науки", Программой сотрудничества между Национальным центром научных исследований Франции CNRS и РАН (CARRA). Исследования поддержаны фантом РФФИ N 02-07-90223, совместными грантами CNRS-PAH SPI 9559 и 12257. Работа по этому направлению получила вторую премию на конкурсе INTAS, проводимом среди молодых ученых стран СНГ (Белоусов, 2001).

Цель работы состоит в создании методов математического и натурного моделирования роботов-манипуляторов и разработке алгоритмов для создания эффективных систем дистанционного управления роботами. Особое внимание уделено развитию методов управления роботами через сеть Интернет. Важной частью работы является исследование задач взаимодействия роботов с подвижными объектами со сложным динамическим поведением и использование полученных результатов для создания систем дистанционного управления в динамических средах с использованием подхода распределенной автономии.

Научная новизна. Разработаны новые методы моделирования динамики манипуляторов с нелинейными элементами в приводах. Разработан эффективный в вычислительном плане метод формирования и расчета коэффициентов уравнений динамики манипуляторов в форме уравнений Лагранжа II рода. Для интегрирования уравнений динамики манипуляторов с нелинейностями в моделях приводов и упругими элементами в шарнирах разработаны эффективные алгоритмы на основе неявных методов. С помощью разработанных методов создан стенд натурного моделирования движения большого космического манипулятора.

В работе предложен новый подход к созданию систем дистанционного управления роботами через сеть Интернет. Он основан на использовании эффективных алгоритмов обмена данными между контроллером робота и удаленным оператором, динамических моделей робота и объектов рабочей среды, и виртуальной среды управления ("виртуального дублера" робота и реальной рабочей среды), отображающей в реальном времени текущее состояние робота и его рабочего пространства. Впервые виртуальная среда используется не только для предварительной отработки операций, но и для непосредственного управления реальным роботом. Разработанные методы позволили преодолеть влияние задержек сети Интернет и позволяют создавать эффективные системы дистанционного управления роботами для медленных каналов связи общего пользования.

Новой является разработанная среда дистанционного программирования движения роботов через сеть Интернет.

Предложен эффективный метод выполнения операций захвата объектов роботом-манипулятором в ручном режиме управления. Метод основан на использовании полупрозрачных изображений.

Разработаны алгоритмы управления роботом-манипулятором при его взаимодействии с подвижными объектами с использованием в контуре управления системы технического зрения. Алгоритмы основаны на построении прогноза положения объектов с использованием моделей динамики их движения.

Разработаны алгоритмы взаимодействия робота с подвижными объектами при управлении роботом через сеть Интернет. Впервые проведена успешная натурная отработка алгоритмов с использованием каналов связи общего пользования. Это открывает новые возможности по использованию управляемых через Интернет роботов для их работы в динамически изменяющихся средах.

Все результаты диссертации являются новыми.

Практическая ценность работы. Создано математическое и программное обеспечение комплекса натурного моделирования движения бортового манипулятора космического корабля "Буран". Применение разработанных методов моделирования позволило организовать работу комплекса в масштабе реального времени, что дало возможность использовать его в качестве тренажера при обучении операторов. Результаты диссертации применялись в созданном в ЦНИИМАШ стенде-тренажере, который использовался для обучения космонавтов навыкам выполнения операций с манипулятором БКМ. Возможно применение разработанных методов и стенда для моделирования и натурного воспроизведения движения широкого класса роботов-манипуляторов. В частности, созданные алгоритмы «" использовались при моделировании динамики платформы наведения научной аппаратуры для проекта "Марс-98".

Разработанные методы управления роботами через сеть Интернет применимы к широкому классу систем дистанционного управления роботами с задержками в каналах связи. В частности, представляет интерес использование алгоритмов взаимодействия робота с подвижными объектами для моделирования, натурной отработки и непосредственного выполнения задач захвата объектов в космосе с помощью дистанционно управляемых робототехнических систем.

Разработан набор стандартных интерфейсов и программных модулей "Интернет робототехника", включающий систему трехмерной визуализации робота и его рабочего пространства, модуль 4» дистанционного программирования роботов, модуль передачи и отображения видеоинформации, интерфейсы оператора для управления мобильными и манипуляционными роботами, модуль сетевого обмена данными, модуль обеспечения безопасности работы систем управления с открытым доступом. С помощью этих модулей обеспечивается быстрая разработка систем управления через Интернет новыми типами роботов. В частности, были созданы системы управления через

Интернет роботами-манипуляторами РМ-01 и CRS А465, а также мобильным роботом Nomadic XR4000.

Особую актуальность представляет создание на базе * существующих и разрабатываемых систем управления роботами через

Интернет среды дистанционного обучения и научных исследований. Принципиальная особенность таких систем - возможность проведения экспериментов с реальным роботом и оборудованием - особенно важна для университетов и других учебных заведений, не имеющих такого оборудования. Разработанные системы с открытым дистанционным доступом позволят совместно использовать дорогостоящее робототехническое оборудование. Многие российские университеты проявили интерес к использованию таких систем.

Были разработаны задачи практикума по мехатронике для студентов механико-математического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова с возможностью дистанционного управления роботом-манипулятором через Интернет.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на научно-практической конференции "Применение ЭВМ в задачах механики" (Севастополь, 1991 г.), на научно-практической конференции "Космическая робототехника: проблемы и перспективы" (Калининград, 1991 г.), на научно-технической конференции "Роботы в экстремальных средах" (С.- Петербург, 1992, 2001 и 2002 г.г.), на Международной конференции по крупногабаритным космическим конструкциям ICOLASS"93 (Новгород, 1993 г.), на 7ой Международной конференции по перспективной робототехнике International Conference on Advanced Robotics ICAR"95 (Сант Фелью де Гуиксол, Испания, 1995 г.), на Международной конференции по интеллектуальным роботам и системам IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems IROS"97 (Гренобль, Франция, 1997 г.) и IROS"2000 (Такаматсу, Япония, 2000 г.), на Международной конференции по робототехнике и автоматизации IEEE International Conference on Robotics and Automation ICRA"98 (Левен, Бельгия, 1998 г.) и ICRA"2001 (Сеул, Южная Корея, 2001 г.), на Международной конференции по адаптивным роботам и GSLT International Conference on Adaptive Robots and General System

Logical Theory (С.- Петербург, 1998 г.), на научной школе-конференции "Мобильные роботы и мехатронные системы" (Москва, 1998 г. и 2001 г.), на Международной конференции по визуализации информации IEEE International Conference on Information Visualisation IV"99 (Лондон, Англия, 1999 г.), на 6ой Конференции английского общества виртуальной реальности Sixth UK VR-SIG Conference (Сэлфорд, Англия, 1999 г.), на Семинаре по распределенной робототехнике и автоматизации (Сеул, Южная Корея, 2001 г.), на VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001 г.), 11ом Международном семинаре по робототехнике International Workshop on Robotics RAAD-2002 (Балатонфюред, Венгрия, 2002 г.), на 33ем Международном симпозиуме по робототехнике International Symposium on Robotics ISR"2002 (Стокгольм, Швеция, 2002 г.), на совместном расширенном заседании Научного совета РАН по робототехнике и автоматизации производства и Учебно-методического совета Министерства образования РФ (Москва, 2002 г.), на семинаре по робототехнике в Институте кибернетики Нанта (IRCCyN-CNRS) под руководством проф. К. Шеваллеро, на семинаре по робототехнике в Лаборатории анализа и архитектур систем (LAAS-CNRS, Тулуза, Франция) под руководством проф. М. Галлаба, на семинаре по компьютерной графике Группы компьютерной графики в университете Де Монтфорт (DMU, Милтон Кейнс, Англия) под руководством проф. Г. Клапворси, на семинаре по робототехнике в парижской Лаборатории робототехники (LRP) под руководством проф. Ф. Бидо, на Всероссийском семинаре "Механика и управление движением роботов" на механико-математическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством акад. Д.Е. Охоцимского и проф. Ю.Ф. Голубева, на семинаре в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН под руководством акад. Д.Е. Охоцимского, на семинаре по теоретической механике в МЭИ, на семинаре в Институте проблем механики РАН под руководством проф. В.Г. Градецкого, на семинаре по прикладной механике и управлению в Институте механики МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством акад. А.Ю. Ишлинского.

Разработанная система управления через Интернет роботом CRS А465 была успешно продемонстрирована во время "Дней цифровых технологий" (Монтэпо, Франция, 1999 г.). Возможности системы управления через Интернет роботом РМ-01 были продемонстрированы во время робототехнической выставки в рамках "Дня механико-математического факультета" в МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, 2001 г. и 2002 г.). В мае 2001 года во время Семинара по распределенной робототехнике и автоматизации в рамках Международной конференции по робототехнике IEEE International Conference on Robotics and Automation ICRA"2001 (Сеул, Южная Корея), был проведен успешный сеанс управления роботом РМ-01 через Интернет по обычному каналу связи (на расстоянии свыше 10000 км).

На основе результатов диссертации подготовлен и прочитан спецкурс "Моделирование и дистанционное управление роботами через сеть Интернет" на механико-математическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова (спецкурс читается с февраля 2002 г.).

Публикации. По результатам работы имеется 41 публикация, включая 13 статей в журналах и сборниках , 19 докладов на конференциях (17 статей и 2 тезисов), 4 препринта , 2 отчета и 3 электронные публикации .

Вклад автора. Автором самостоятельно выполнены исследования, положенные в основу материала глав 1-4, а задачи, представленные в главах 5 и 6, решались автором в составе научного коллектива. В задаче, представленной в главе 5, автором разработаны алгоритмы управления движением робота, выполнена интеграция программного обеспечения всех компонент экспериментального стенда, экспериментальная отработка алгоритмов управления. Автор принимал участие в разработке моделей динамики объектов и методов анализа ситуаций. В задаче, представленной в главе 6, автором предложена постановка задачи, разработаны алгоритмы управления роботом, архитектура системы, алгоритмы и программное обеспечение клиентской части и интерфейс оператора, процедуры обмена данными между модулями системы, выполнена экспериментальная отработка алгоритмов управления.

Благодарности. Автор считает своим долгом выразить благодарность всем, с кем посчастливилось сотрудничать при постановке и решении задач, включенных в данную диссертационную работу. Это сотрудники ИПМ им. М.В. Келдыша РАН академик РАН, д.ф.-м.н. Д.Е.Охоцимский, д.ф.-м.н., профессор А.К.Платонов, д.ф.-м.н. В.В.Сазонов, д.ф.-м.н. В.А.Карташев, д.ф.-м.н. С.М.Соколов, к.ф.-м.н. В.Ю.Чебуков, к.ф.-м.н. В.С.Ярошевский, к.ф.-м.н. А.А.Богуславский, инженер С.Н.Емельянов. Автор благодарен руководителю группы компьютерной графики университета де Монтфорт (Милтон Кейнс, Англия) профессору Г. Клапворси и сотруднику лаборатории анализа и архитектур систем (Тулуза, Франция) д-ру М. Деви за содержательное обсудение и ценные рекомендации при выполнении отдельных фрагментов работы.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, содержит 257 страниц текста, 71 рисунок. Список цитируемой литературы - 210 наименований.

Похожие диссертационные работы по специальности «Теоретическая механика», 01.02.01 шифр ВАК

  • Исследование динамики управляемого движения мобильного колесного робота по заданной траектории 2007 год, кандидат технических наук Фрейре Каррера Фаусто Родриго

  • Методы обеспечения работоспособности многоопорной робототехнической системы космического назначения 1998 год, кандидат технических наук Волов, Валерий Анатольевич

  • Транспортные и манипуляционные системы мобильных робототехнических комплексов для экстремальных условий 1998 год, доктор технических наук Войнов, Игорь Вячеславович

  • Математические модели и эффективные методы решения задач кинематики, динамики и управления роботами 2006 год, доктор технических наук Глазков, Виктор Петрович

  • Модели и алгоритмы извлечения визуальной информации о пространственных объектах в автоматизированных системах управления с оптической обратной связью 2011 год, кандидат технических наук Маньяков, Юрий Анатольевич

Заключение диссертации по теме «Теоретическая механика», Белоусов, Игорь Рафаилович

Основные результаты диссертации могут быть сформулированы следующим образом.

1. Создан макет стенда-тренажера для моделирования движения бортового манипулятора космического корабля "Буран". Движение схвата манипулятора с учетом невесомости, инерции, упругости и нелинейностей в моделях приводов рассчитывается в вычислительной машине, а для его физического воспроизведения используется промышленный робот РМ-01 с другой кинематической схемой и динамикой. Разработаны методы моделирования динамики манипуляторов и алгоритмы работы стенда, обеспечившие воспроизведение движения в масштабе реального времени. На стенде была продемонстрирована принципиальная возможность проведения натурной отработки операций с помощью космического манипулятора в различных режимах управления. На базе этой разработки в ЦНИИМаш был создан стенд, который использовался для тренировки операторов-космонавтов. Актуально использование подобных стендов для моделирования движения крупногабаритных манипуляторов в лабораторных условиях.

2. Разработан метод расчета коэффициентов уравнений динамики манипуляторов в форме уравнений Лагранжа II рода. Метод применим для манипуляторов с вращательными и поступательными шарнирами, соседние оси которых перпендикулярны или параллельны. Метод позволяет решать прямую и обратную задачи динамики, удобен для реализации на ЭВМ. Использование матриц размера 3x3 и векторов относительных перемещений обеспечило высокую вычислительную эффективность расчета динамических коэффициентов. Для интегрирования уравнений динамики манипуляторов с нелинейностями в моделях приводов и упругими элементами в шарнирах разработаны эффективные алгоритмы на основе неявных методов.

3. Выполнены синтез и натурная отработка алгоритмов автоматического взаимодействия робота-манипулятора РМ-01 с подвижными объектами, обладающими сложным динамическим поведением. Эксперименты проводились с двумя типами объектов - стержнем на бифилярном подвесе и сферическими маятниками. Существенным в этих экспериментах является использование в контуре управления роботом системы технического зрения и выполнение прогноза движения объектов на основе их динамических моделей. Выполнены эксперименты возрастающей сложности, установившие предельные требования к точности работы системы технического зрения, выполнения прогноза и управления роботом.

4. Предложены и реализованы новые методы дистанционного управления роботами через сеть Интернет, обеспечившие эффективную работу в каналах связи общего пользования при наличии задержек. Методы основаны на использовании для непосредственного управления роботом виртуальной среды, содержащей графические модели робота и его рабочего пространства, и отображающей их текущее состояние в масштабе реального времени. Разработаны язык и среда дистанционного программирования движения роботов. Методы применимы к широкому классу систем дистанционного управления роботами с задержками. На основе разработанных методов были созданы системы управления через Интернет роботами-манипуляторами

РМ-01, CRS А465, а также мобильным роботом Nomadic XR4000. Эффективность подхода подтверждена многими экспериментами, проведенными в разных условиях с использованием стандартных каналов связи.

5. На базе разработанных систем создана среда дистанционного обучения робототехнике и мехатронике. Принципиальная особенность системы - возможность проведения через Интернет экспериментов с реальным роботом - особенно важна для учебных заведений, не имеющих робототехнического оборудования. Разработаны задачи практикума по мехатронике для студентов механико-математического факультета МГУ.

6. Разработаны методы управления манипулятором через сеть Интернет в задаче захвата подвижного объекта. Экспериментально отработан подход "распределенной автономии", позволяющий сочетать использование навыков оператора при планировании задачи на верхнем уровне с возможностью робота более точно выполнять финальную стадию операции захвата в автоматическом режиме. Данный подход обеспечивает простое и надежное управление роботами в динамических средах при наличии задержек в каналах связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Белоусов, Игорь Рафаилович, 2003 год

1. Арушанян О.Б., Залеткин С.Ф. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений на Фортране. - М.: МГУ, 1990.

2. Аузиныи Я.П., Слиеде П.Б. Имитационное моделирование на ЭЦВМ динамики манипуляционных механизмов на основе неявного метода // Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, 1984, N6.

3. Балабан И.Ю., Боровин Г.К., Сазонов В.В., Язык программирования правых частей уравнений движения сложных механических систем / Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, N 62, 1998, 22 с.

4. Белоусов И.Р., Карташев В.А. Натурное моделирование движений манипулятора в реальном масштабе времени / Сб. "Программное обеспечение прикладных систем". - М.: Наука, 1992, с.214-219.

5. Белоусов И.Р. Неявные алгоритмы интегрирования уравнений динамики манипулятора с нелинейными элементами в приводах / Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша, N 73, 1992.

6. Белоусов И.Р., Карташев В.А. Моделирование динамики космического манипулятора в масштабе реального времени // Труды научно-технической конференции "Роботы в экстремальных условиях". С.-Петербург, 21-22 мая 1992 г.

7. Белоусов И.Р., Карташев В.А. Интегрирование уравнений динамики космического манипулятора в масштабе реального времени // Труды международной конференции ICOLASS"93, Новгород, 1993, с. 33-35.

8. Белоусов И.Р. Аппаратно-программный комплекс для моделирования динамики роботов-манипуляторов / Научно-технический сб. "Технология", сер. "Гибкие производственные системы и робототехника", вып. 3-4, Москва, 1993, с. 33-39.

9. Белоусов И.Р. Применение метода символьных преобразований для формирования алгоритмов параллельных вычислений в задачах кинематики и динамики роботов / Отчет ИПМ им. М.В. Келдыша РАН № 5-19-93, 1993, 25 с.

10. Белоусов И.Р., Богуславский А.А., Емельянов С.Н., и др. Захват подвижного объекта роботом-манипулятором // Изв. РАН, МТТ, N 4, 1998, с. 102-116.

11. Белоусов И.Р., Богуславский А.А., Емельянов С.Н., и др. Система "глаз-рука" в задачах взаимодействия робота с подвижными объектами // Труды научной школы-конференции "Мобильные роботы и мехатронные системы", Москва, 3-4 декабря, 1998, с. 1056.

12. Белоусов И.Р. Моделирование космических роботов, Описание исследований на Web сервере ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 1998, http://www.keldvsh.ru/pages/5-dep-robot/rus/main.htm.

13. Белоусов И.Р. Интернет робототехника, Описание исследований на Web сервере ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2000, http://www.keldysh.ru/pages/i-robotics/home.html.

14. Белоусов И.Р., Богуславский А.А., Емельянов С.Н., и др. Взаимодействие робота-манипулятора со сферическими маятниками // Изв. РАН, МТТ, № 1, 2001, с. 194-204.

15. Белоусов И.Р. Эффективное телеуправление роботами через сеть Интернет // Труды 12ой научно-технической Конференции "Экстремальная робототехника", С.-Петербург, 2001, с. 166-170.

16. Белоусов И.Р. Методы эффективного управления роботами через сеть Интернет // VIII Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике, Пермь, 2001, с. 91-92.

17. Белоусов И.Р., Сазонов В.В., Чебуков С.Ю. Опыт разработки и использования системы управления роботом-манипулятором через сеть Интернет // Труды научной школы-конференции "Мобильные роботы и мехатронные системы", Москва, 3-4 декабря, 2001, с. 217-226.

18. Белоусов И.Р. Некоторые новые эффективные методы управления роботами через сеть Интернет // ДАН, том 383, № 2, 2002, с. 198201.

19. Белоусов И.Р., Сазонов В.В., Чебуков С.Ю. Управление роботом-манипулятором через сеть Интернет в задаче захвата подвижного объекта // Труды 13ой научно-технической Конференции "Экстремальная робототехника", С.-Петербург, 2002.

20. Белоусов И.Р. Алгоритмы управления роботом-манипулятором через сеть Интернет // Математическое моделирование, том 14, № 8, 2002, с. 10-15.

21. Белоусов И.Р. Виртуальная среда для телеуправления роботами через сеть Интернет // Изв. РАН, Теория и системы управления, № 4,2002, с. 135-141.

22. Белоусов И.Р. Формирование уравнений динамики роботов-манипуляторов / Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, № 45, 2002, 32 с.

23. Белоусов И.Р., Сазонов В.В., Чебуков С.Ю. Захват подвижного объекта роботом-манипулятором, управляемым через Интернет // ДАН, том 387, № 4, 2002.

24. Белоусов И.Р. Управление роботами через сеть Интернет / Сб. "Новое в управлении и автоматике". - М.: Наука, 2002.

25. Богомолов В.П., Кулаков Ф.М. Информационно-управляющие системы нетрадиционно используемых роботов // Изв. РАН, Теория и системы управления, N 4, 1999, с. 168-176.

26. Бурков И.В., Первозванский А.А., Фрейдович Л.Б. Стабилизация положения упругого робота ПД-регулятором // Изв. РАН, Теория и системы управления, N 1, 1996, с. 159-165.

27. Вильке В.Г. Теоретическая механика. - М.: МГУ, 1991.

28. Виттенбург Й. Динамика систем твердых тел. М.: Мир, 1980.

29. Вукобратович М., Стокич Д., Кирчански Н. Неадаптивное и адаптивное управление манипуляционными роботами.- М.: Мир, 1989.

30. Голубев Ю.Ф. Основы теоретической механики. - М.: МГУ, 1992, 525 с.

31. Голубев Ю.Ф., Погорелов Д.Ю. Компьютерное моделирование шагающих роботов // Фундаментальная и прикладная математика, 1998, том 4, N 2, с. 523-534.

32. Гурфинкель Е.В., Формальский A.M. Об управлении движением при помощи рукоятки с отображением усилий // Изв. РАН, Теория и системы управления, № 1, 1996, с. 150-158.

33. Дистанционно управляемые роботы-манипуляторы. М.: Мир, 1976.

34. Дьяконов В.П. Вейвлеты: от теории к практике. М.: Солон-Р, 2002.

35. Евстигнеев Д.В., Тягунов О.А. Мультимедийные компьютерные учебники для дистанционного обучения студентов по робототехнике // Труды 12ой научно-технической Конференции "Экстремальная робототехника", С.-Петербург, 2001, с. 361-364.

36. Ефимов Г.Б., Погорелов Д.Ю. Универсальный механизм пакет программ для моделирования динамики систем многих тел / Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, N 77, Москва, 1993.

37. Зенкевич C.JI., Заединов Р.В. Робот для игры в настольный теннис: особенности проектирования сенсорной подсистемы // Труды научной школы-конференции "Мобильные роботы и мехатронные системы", Москва, 3-4 декабря, 2001, с. 238-252.

38. Зуева Е.В., Мирер С.А., Садов Ю.А., Сарычев В.А. Алгоритмы управления роботом-манипулятором, производящим сборку по чертежу / Сб. "Динамика управляемых систем". - М.: Наука, 1979.

39. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и программное обеспечение. М.: Мир, 2001, 575 с.

40. Козлов В.В., Макарычев В.П., Тимофеев А.В., Юревич Е.И. Динамика управления роботами. - М.: Наука, 1984.

41. Коноплев В.А. Агрегативные модели механики систем твердых тел со структурой дерева // Изв. АН СССР, МТТ, N 6, 1989, с 46-54.

42. Ланцош К. Практические методы прикладного анализа. - М.: Физматгиз, 1961.

43. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П. Система дистанционного обучения по робототехнике и мехатронике на базе Интернет // Труды 12ой научно-технической Конференции "Экстремальная робототехника", С.-Петербург, 2001, с. 353-361.

44. Малышев А.Б., Чуменко В.Н. Универсальные программы моделирования динамики манипуляционного робота / Сб. "Роботы и РТС", Иркутск, 1983, 117-126.

45. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МП "Раско", 1991, 272 с.

46. Накано Э. Введение в робототехнику. - М.: Мир, 1988.

47. Охоцимский Д.Е., Голубев Ю.Ф. Механика и управление движением автоматического шагающего аппарата. М.: Наука, 1984.

48. Охоцимский Д.Е., Платонов А.К., Белоусов И.Р., и др. Автоматический захват подвижного объекта роботом манипулятором / Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, № 78, 1996, 24 с.

49. Охоцимский Д.Е., Платонов А.К., Белоусов И.Р., и др. Взаимодействие робота с подвижными объектами / Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, № 6, 1999, 24 с.

50. Охоцимский Д.Е., Платонов А.К., Белоусов И.Р., и др. Взаимодействие робота-манипулятора с подвижными объектами / Сб. "Пространства жизни".-М: Наука, 1999, с. 181-192.

51. Охоцимский Д.Е., Платонов А.К., Белоусов И.Р., и др. Методы управления роботом-манипулятором в задачах взаимодействия с подвижными объектами // Труды 12ой научно-технической Конференции "Экстремальная робототехника", С.-Петербург, 2001, с. 22-26.

52. Погорелов Д.Ю. Алгоритмы синтеза и численного интегрирования уравнений движения систем тел с большим числом степеней свободы // VIII Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике, Пермь, 2001, с. 490.

53. Погорелов Д.Ю. О кодировании символьных выражений при генерировании уравнений систем многих твердых тел // Изв. РАН, Техническая кибернетика, 1993, N 6.

54. Пол Р. Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора. М.: Наука, 1976.

55. Попов Е.П., Верещагин А.Ф., Зенкевич C.JI. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы. - М.: Наука, 1980.

56. Попов Е.П. Управление роботами-манипуляторами // Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, 1974, N 6, с.51-56.

57. Потапенко Е.М. Робастное управление роботом // Изв. РАН, Техническая кибернетика, N 3, 1993, с. 183-190.

58. Промышленный робот РМ-01. Руководство по программированию.

59. Решмин С.А. Динамика манипулятора с упругими шарнирами // Изв. РАН, Теория и системы управления, N 4, 2001, с. 168-176.

60. Самарин А.И. Управление поведением объектов во внешней среде и возможности нейросетевых решений // Изв. РАН, Теория и системы управления, N 5, 1999, с. 139-143.

61. Скворцов JI.M. Адаптивные методы численного интегрирования в задачах моделирования динамики систем // Изв. РАН, Теория и системы управления, N 4, 1999, с. 72-79.

62. Справочник по промышленной робототехнике. - М.: Машиностроение, 1990.

63. Столниц Э., Дероуз Т., Салезин Д. Вейвлеты в компьютерной графике: теория и приложения. Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2002, 272 с.

64. Формальский A.M. Перемещение антропоморфных механизмов. -М.: Наука, 1982.

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

66. Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н., Градецкий В.Г. Манипуляционные роботы: динамика, управление, оптимизация. -М.: Наука, 1989, 368 с.

67. Чуй К. Введение в вейвлеты. М.: Мир, 2001, 412 с.

68. Эдзари М., Уно Т., Иода X., Гото Т., Такеясу К. Интеллектуальный робот, способный понимать окружающую обстановку и принимать решения / Сб. "Интегральные роботы". -М.: Мир, 1973, с. 87-99.

69. Alami R., Belousov I.R., Fleury S., et al. Diligent: towards a human-friendly navigation system // Proc. IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems IROS"2000, Takamatsu, Japan, October 30-November 5, 2000, p. 21-26.

70. Albert K., Langwald J., Hirzinger H., et al. Proven techniques for robust vision servo control // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Workshop WS-2 "Robust vision for vision-based control of motion", Leuven, Belgium, May 16-20, 1998.

71. Anderson R. A robot ping-pong player: Experiment in real time control, MIT Press, Cambridge, MA, 1987.

72. Armstrong W.W. Recursive solution to the equations of motion of an n-link manipulator // Proc. of the 5 th World Congress on Theory of Mach. and Mech., Montreal, 1979, p. 1343-1346.

73. Backes P., Tso K., Norris J., et al. Internet-based operations for the Mars polar lander mission // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"2000, San Francisco, USA, April, 2000, p.2025-2032.

74. Balafoutis C., Patel R., Misra P. Efficient modeling and computation of manipulator dynamics using orthogonal cartesian tensors // IEEE J. Robotics and Automation, vol. 4, N 6, p. 665-676.

75. Bejczy A. Virtual reality in telerobotics //Proc. 7th Intern. Conf. on Advanced Robotics ICAR"95, Saint Feliu de Guixols, Spain, Sept., 1995.

76. Bejczy A., Kim W., Venema S. The phantom robot: predictive displays for teleoperation with time delay, IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1990, pp. 546-551.

77. Belousov I.R., Kartashev V.A., Okhotsimsky D.E. Real time simulation of space robots on the virtual robotic testbed // Proc. 7th Intern. Conf. on Advanced Robotics ICAR"95, Sant Feliu de Guixols, Spain, Sept. 2022, 1995, p. 195-200.

78. Belousov I., Devy M., Huynh F., Khatib M. Programming robots with Rcl/Rci - robot control language and robot control interface / Technical report, LAAS-CNRS, France, 1998, 30 p.

79. Belousov I. Rcl/Rci: multi-platform Tcl/Tk-based robot control language and robot control interface // Proc. Intern. Conf. on Adaptive Robots and General System Logical Theory, St.-Petersburg, Russia, July 7-10, 1998.

80. Belousov I. Internet Robotics: Problems, Approaches, Results and Perspectives, INTAS Young Scientists Writing Competition, Second Prize, 2000, http://www.intas.be/fund/Ys/belousov.htm.

81. Belousov I., Clapworthy G., Chellali R. Virtual reality tools for Internet robotics // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"2001, Seoul, Korea, May, 2001, p. 1878-1883.

82. Belousov I., Clap worthy G. Remote programming and Java3D visualisation for Internet robotics // SPIE"s International Technical Group Newsletter, Vol. 11, No. 1, February 2002, p. 8.

83. Belousov I., Chellali R., Clapworthy G., Okhotsimsky D., Sazonov V. Robot interaction with fixed and moving objects via the Internet // Proc. 11th Intern. Workshop on Robotics RAAD-2002, Balatonfured, Hungary, June 30 July 2, 2002, p. 33-38.

84. Belousov I., Sazonov V., Chebukov S. Control via the Internet of the robot interacting with moving object // Proc. 33rd Intern. Symp. on Robotics ISR"2002, Stockholm, Sweden, October 7-11, 2002.

85. Bicchi A., Coppelli A., Quarto F., et al. Breaking the Lab"s walls tele-laboratories at the University of Pisa // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"2001, Seoul, Korea, May 21-26, 2001, p. 1903-1908.

86. Bishop В., Spong M. Vision-based objective selection for robust ballistic manipulation // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Workshop WS-2 "Robust vision for vision-based control of motion", Leuven, Belgium, May 16-20, 1998.

87. Bloch A., Leonard N., Marsden J. Stabilisation of the pendulum on a rotor arm by the method of controlled Lagrangians // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Detroit, USA, May 1999, p. 500505.

88. Brady K., Tarn T.-J. Internet-based teleoperation // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"2001, Seoul, Korea, 2001, p. 644-649.

89. Burdea G. The synergy between virtual reality and robotics // IEEE Trans, on Robotics and Automation, Vol. 15, No. 3, 1999, p. 401-410.

90. Cannon M., Slotine J.-J. Space frequency localized basis function network for nonlinear system estimation and control // Neurocomputing, 9(3), 1995.

91. Castelain J.M, Bernier D. A new program based on the hipercomplex theory for automatic generation of the direct differential model of robot manipulators // Mech. mach. theory, vol. 25, N 1, 1990, p. 69-83.

92. Chang K.-S., Khatib O. Operational space dynamics: efficient algorithms for modeling and control of branching mechanisms // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, San Francisco, CA, April, 2000.

93. Cheng P., Weng C., Chen C. Symbolic derivation of dynamic equation of motion for robot manipulator using program symbolic method // IEEE J. Robotics and Automation, 4, N 6, 1988, p. 599-609.

94. Chong N., Kotoku Т., Ohba K., et al. Exploring interactive simulator in collaborative multi-site teleoperation // Proc. IEEE Intern. Workshop on Robot and Human Interactive Communication ROMAN"Ol, September 18-21, 2001, Bordeaux-Paris, p. 243-248.

95. Chong N., Kotoku Т., Ohba K., Komoriya K., Tanie K. Virtual repulsive force field guided coordination for multi-telerobot collaboration // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"2001, Seoul, Korea, May 21-26, 2001, p. 1013-1018.

96. Ciufo P., Atkinson D. Robotoy, http://robotoy.elec.uow.edu.au/ roboframe.html

97. Clapworthy G., Belousov I.R., Savenko A., et al. Medical visualisation, bio-mechanics, figure animation, robot teleoperation: themes and links / Confluence of Computer Vision and Computer Graphics, Kluwer Academic Publishers, 2000, p. 215-228.

98. Daintree R., Speed G. Robotic simulation support to system development // Proc. 2nd Europ. In-orbit Operation Technol. Symp, Toulouse, 12-14 Sept, 1989, p. 281-287.

99. Dapper M., Maafl R., Zahn V., Eckmiller R. Neural force control (NFC) applied to industrial manipulators in interaction with moving rigid objects // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Leuven, Belgium, May, 1998.

100. De Luca A., Lucibello P. A general algorithm for dynamic feedback linearisation of robots with elastic joints, Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Leuven, Belgium, May, 1998, p. 504-510.

101. Denavit J, Hartenberg R. A kinematic notation for lowerpair mechanisms based on matrices // J. Appl. Mech., 77, 1955, p. 215-221.

102. Emami R., Goldenberg A., Turksen I. Fuzzy-logic dynamics modeling of robot manipulators // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Leuven, Belgium, May, 1998.

103. Fassler H., Beyer H., Wen J., A robot ping pong player: optimized mechanics, high performance 3D vision, and intelligent sensor control / Robotersysteme 6, Springer-Verlag, 1990, p. 167-170.

104. Featherstone R. A divide-and-conquer articulated-body algorithm for parallel 0(log(n)) calculation of rigid-body dynamics. Part 1: Basic algorithm // Int. J. Robotics Research, vol. 18, no. 9, 1999, p. 867-875.

105. Featherstone R., Orin D. Robot dynamics: equations and algorithms // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, San Francisco, CA, April, 2000.

106. Fijany A., Sharf I., D"Eleuterio G. Parallel O(logN) algorithms for computation of manipulator forward dynamics // IEEE Trans. Robotics and Automation, Vol. 11, No. 3, June 1995, p. 389-400.

107. Fitzpatrick Т. Live remote control of a robot via the Internet // IEEE Robotics and Automation Magazine, Vol. 6, No. 3, September 1999, p. 7-8.

108. Freund E., Rossmann J. Projective virtual reality: bridging the gap between virtual reality and robotics // IEEE Trans, on Robotics and Automation, Vol. 15, No. 3, 1999, p. 411-421.

109. Fukuda T. Network systems for robotics and automation // IEEE Robotics and Automation Magazine, Vol. 5, No. 4, December 1998, p.4.

110. Goldberg K., Bekey G. Telegarden, http://telegarden.aec.at/

111. Gradetsky V., Veshnikov V., Kalinichenko S., Liapunov V., Fedorov V. Trajectory planning system in modular design for mobile robots, p. 887-900.

112. Grimbert D. Dynamic testing of a docking system // First EIOOTS Symp., Darmstadt, 7-9 Sept, 1987.

113. Guan Y., Но Т., Zhaug H. UA telehand an integrated robotic hand simulator system for teleoperation via the Internet // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"2001, Seoul, Korea, 2001, p. 1909-1914.

114. Hajare A.R., Brown P. Payloads simulation the Shuttle mission training facility // AIAA Pap., 1989, N 8, p. 31 -42.

115. Hamel W. Observations concerning Internet-based teleoperations for hazardous environments // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"2001, Seoul, Korea, May 21-26, 2001, p. 638-643.

116. Han J.-Y. Fault-tolerant computing for robot kinematics using linear arithmetic code // IEEE Int. Conf. Robotics and Automation, Cincinnati, May 13-18, 1990, vol. 1, p. 285-290.

117. Hankins W, Mixon R. Manual control of the Langley laboratory telerobotic manipulator // IEEE Int. Conf on SMS, Cambridge, 14-17 Nov., vol. 1, 1989, p. 127-132.

118. Henon M. On the numerical computation of Poincare maps // Physica 5D, 1982, p. 412-414.

119. Hirzinger G., Fisher M., Brunner В., et al. Advances in robotics: the DLR experience // Int. J. Robotics Research, Vol. 18, No. 11, November 1999, p. 1064-1087.

120. Hirzinger G., Sensor-based space robotics - ROTEX and its telerobotic features // IEEE Trans. Robotics and Automation, Vol. 9, No. 5, Oct., 1993.

121. Hirzinger G., Brunner В., Dietrich J., Heindl J., ROTEX the first remotelly controlled robot in space // Proc. Int. Conf. on Robotics and Automation, San Diego, CA, USA, May 8-13, 1994.

122. Hirzinger G., Brunner В., Lampariello R., et al. Advances in orbital robotics // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, San Francisco, CA, April, 2000, p. 898-907.

123. Hirzinger G., Albu-Schaffer A., Hahnle M., et al. On a new generation of torque controlled light-weight robots // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Seoul, Korea, May 21-26, 2001, p. 33563363.

124. Hollerbach J. A recursive Lagrangian formulation of manipulator dynamics and comparative study of dynamic complication complexity // IEEE Trans, on SMC, SMC-10, No 11, 1980, p. 730-736.

125. Hollerbach J., Thompson W., Shirley P. The convergence of robotics, vision, and computer graphics for user interaction // Int. J. of Robotics Research, Vol. 18, No. 11, November 1999, p. 1088-1100.

126. Hong S., Jeon J., Yoon J. A network-based robot graphic simulator // Proc. 32nd Intern. Symp. on Robotics, April, 2001, Seoul, Korea, p. 1294-1299.

127. Hong W., Slotine J.-J. Experiments in hand-eye coordination using active vision // Proc. 4th Intern. Symp. on Experimental Robotics, Stanford, California, June 30 July 2, 1995.

128. Huang H.-P., Wang C.-L. The modeling and control of the cluster tool in semiconductor fabrication // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"2001, Seoul, Korea, May 21-26, 2001, p. 18261831.

129. Jagersand M. Image based predictive display for tele-manipulation // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"99, Detroit, USA, May, 1999, p. 550-556.

130. Jain A., Rodriguez G. Computational robot dynamics using spatial operators // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, San Francisco, CA, April, 2000.

131. Ju M.S., Mansor J.M. Comparision of methods for developing the dynamics of rigid body systems // Int. J. Robotics Research, N6, 1989, p. 19-27.

132. Jung S., Yim S., Hsia Т. C. Experimental studies of neural network impedance force control for robot manipulators // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Seoul, Korea, May, 2001.

133. Kahn M.E., Roth В. The near-minimum-time control of open-loop articulated kinematic chains // ASME J. Dynam. Syst., Measur. and Contr., vol. 93, 1971, p. 164-172.

134. Kane Т., Dynamics, New York, Holt, Rihehart and Wiston, 1968.

135. Kheddar A., Tzafestas C., Coiffet P. The hidden robot concept - high level abstraction teleoperation // Proc. IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems IROS"97, Grenoble, France, Sept., 1997, p. 1818-1824.

136. Kheddar A. Augmented Reality Interface for Telerobotic applications via Internet, http://lsc.cemif.univ-evry.fr:8080/Projets/ARITl

137. Kim W. Computer vision assisted virtual reality calibration // IEEE Trans, on Robotics and Automation, Vol. 15, No. 3, 1999, p. 450-464.

138. Kircanski N., Vukobratovic M. A new program package for generation of efficient manipulator kinematic and dynamic equations in symbolic forms // Robotica, 1988, 6, N 4, p. 311-318.

139. Kikuchi J., Takeo K., Kosuge K. Teleoperation system via computer network for dynamic environment // Proc. 1998 IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Leuven, Belgium, May 1998, p. 3534-3539.

140. Lathrop L.H. Parallelism in manipulator dynamics // Int. J. Rob. Res., vol.4, No 2, 1985, p. 80-102.

141. Leake S. A cartesian force reflecting teleoperation system // Computers Elect. Engn., vol 17, N 3, p. 133-146.

142. Lee C.S.G., Chang P.R. Efficient parallel algorithm for robot inverse dynamic computation // IEEE Trans, on SMC, vol. SMC-16, No 4, 1986, p. 532-542.

143. Lee C.S.G., Lee B.H., Nigam R. Development of generalized d"Alambert Equation of motion for mechanical manipulators // Proc 2nd conf. Decision and Control, San Antonio, 1983, p. 1205-1210.

144. Li C.G. A new method for dynamic analysis of robot manipulators // IEEE Trans, on Syst., Man and Cybern., 1988, 18, N 1, p. 105-114.

145. Luh J.Y.S., Walker M.V., Paul R.P.C. On-line computational scheme for mechanical manipulators // J. Dyn. Syst., Measurement and Control, vol. 102, June, 1980, p. 69-76.

146. Luo R., Lee W. Tele-Control of Rapid Prototyping Machine Via Internet for Automated Tele Manufacturing // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"99, Detroit, USA, May, 1999, p.2203-2208.

147. Ma 0., Buhariwala K., Roger N., et al. MDSF a generic development and simulation facility for flexible, complex robotic systems // Robotica, vol. 15, p. 49-62, 1997.

148. Ma X., Xu X. A further study of Kane"s equations // Proc. IEEE Int. Conf. Syst., Man and Cybern., Beijing, Aug. 8-12, 1988, p. 107-112.

149. Mahil S. On the application of Lagrange"s method to the description of dynamic systems //IEEE Trans, on SMC, vol. SMC-12, N 6, 1982.

151. Masson Y., Fournier R. EVEREST: a virtual reality interface to program a teleoperated mission // Proc. IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems IROS"97, Grenoble, France, Sept. 7-11, 1997, p. 1813-1817.

152. Matsumaru Т., Kawabata S., Kotoku Т., et al. Task-based data exchange for remote operation system through a communication network // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"99, Detroit, USA, May, 1999, p. 557-564.

153. McKenzie D., Arkin R. Evaluating the usability of robot programming toolsets // Int. J. of Robotics Research, Vol. 17, No. 4, April 1998, p. 381-401.

154. Meirit С., Archibald С. Pose determination of a satellite grapple fixture using a wrist-mounted laser range finder // Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng., 1989, vol. 1002, p. 583-590.

155. Mitsuishi M., Tomisaki S., Yoshidome Т., et al. Tele-micro-surgery system with intelligent user interface // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, San Francisco, CA, April, 2000, p. 16071614.

156. Mladenova C. Mathematical modeling and control of manipulator system // Int. J. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 8, N4, 1991, p. 233-242.

157. Mondada F., Touzet C. Khepera robot, Kneb on the Web, http://remotebot.k-team.com/museum/

158. Murray J., Neuman C. Organizing customized robot dynamic algorithms for efficient numerical evaluation // IEEE Trans, on SMC-18,N 1, 1988.

159. NASA Space Telerobotics Program, http://ranier.hq.nasa.gov/ telerobotics page/realrobots.html

160. Nagamatsu H., Kubota Т., Nakatani I. Capture strategy for retrieval of a tumbling satellite by a space robotic manipulator // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Minneapolis, Minnesota, 1996, p.70-75.

161. Nagamatsu H., Kubota Т., Nakatani I., Capture strategy for retrieval of a tumbling satellite by a space robotic manipulator // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Albuquerque, New Mexico, April, 1997, p.3074-3079.

162. Oda M. Space robot experiments on NASDA"S ETS-VII satellite. Preliminary overview of the experiment results // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Detroit, Michigan, May, 1999, p. 1390-1395.

163. Oda M. ETS-VII: space robot in-orbit experiment satellite // Proc. IEEE Int. Conf. On Robotics and Automation, April 22-28, 1996, Minneapolis, USA, p. 739-744.

164. Oda M., Doi T. Teleoperation system of ETS-VII robot experiment system II Proc. IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robotics and Systems IROS"97, Sept.7-11, 1997, Grenoble, France, p. 1644-1650.

165. Oda M. Space robot experiments on NASDA"S ETS-VII satellite // Proc. 29th Intern. Symp. On Robotics ISR"98, Apr.27-30, 1998, Birmingham, U.K., pp.77-83.

166. Okhotsimsky D., Platonov A., Belousov I., et al. Real time hand-eye system: interaction with moving objects // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"98, Leuven, Belgium, May, 1998, p.l 683-1688.

167. Okhotsimsky D., Platonov A., Belousov I., et al. Real-time robot interaction with fast mobile objects // Proc. Intern. Conf. on Adaptive Robots and General System Logical Theory, St.-Petersburg, Russia, July 7-10, 1998.

168. Olendorf S., Nguyen C. GSFC robotics research for space application // Computers Elect. Engn., vol. 17, N3, 1991, p. 121-132.

169. Paul R. Manipulator cartesian path control // IEEE Trans, on SMC-9, Febr., 1979, p. 702-711.

170. Park F.C., Choi J., Ploen S. A Li group formulation of robot dynamics // Int. J. Robotics Research, Vol.14, No.6, Dec., 1995.

171. Pefiln L.F., Matsumoto K., Wakabayashi S. Force reflection for time-delayed teleoperation of space robots // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, San Francisco, CA, April, 2000, p. 31203125.

172. Piedbouf J.-C., de Carufel J., Aghili F., Dupuis E. Task verification facility for the Canadian special purpose dextrous manipulator // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Detroit, USA, May, 1999, p. 1077-1083.

173. Prins J., Dieleman P., Jong K. The real-time HERMES robot arm simulator: HSF-P // Proc 2nd Europ. In-orbit Operation Technol. Symp, Toulouse, 12-14 Sept., 1989, p. 315-321.

174. Raibert M., Horn B. Manipulator control using the configuration space method // J. Ind. Rob., June 1978, p. 69-72.

175. Ramirez M., Gonzalez L., Ivankovic B. Distributed control environment // Proc. 2nd Intern. Workshop on Robot Motion and Control, October 18-20, 2001, Bukowy Dworek, Poland, p. 97-102.

176. Renaud N. An efficient iterative analytical procedure for obtaining a robot manipulator dynamic model // Proc. of First Int. Symp. of Rob. Research, Bretton Woods, New Hampshire, USA, 1983.

177. Rizzi A., Koditshek D. Progress in spatial robot juggling // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Nice, France, 1992, p. 775780.

178. Rizzi A., Koditshek D. Further progress in robot juggling: solvable mirror laws // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, May, 1994, p. 2935-2940.

179. Rodriguez G., Jain A., Kreutz-Delgado K. A spatial operator algebra for manipulator modelling and control // Int. J. Robotics Research, vol. 10, no. 4, 1991, p. 371-381.

180. Rovetta R., Sala X., Togno A. Remote control in telerobotic surgery // IEEE Trans, on Systems, Man, and Cybernetics Part A: Systems and Humans, Vol. 26, No. 4, 1996, p. 438-444.

181. Sheridan T. Telerobotics, automation and human supervisory control. Cambridge, MA, MIT Press, 1992.

182. Sheridan T. Human supervisory control of robot system // Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, 1986.

183. Sheridan T. Space teleoperation through time delay: review and prognosis // IEEE Trans, on Robotics and Automation, Vol. 9, No. 5, October 1993.

184. Shi J.-X., Albu-Schaffer A., Hirzinger G. Key issues in the dynamic control of lightweight robots for space and terrestrial applications // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Leuven, Belgium, May, 1998, p. 490-497.

185. Stein M., Tiebout A. PUMA paint, http://pumapaint.rwu.edu

186. Tan J., Belousov I.R., Clapworthy G. A virtual environment based user interface for teleoperation of a robot using the Internet // Proc. 6th UK VR-SIG Conf., Salford, U.K., Sept. 13-15, 1999, p. 145-153.

187. Tan J., Clapworthy G., Belousov I. Single image-based on-line camera calibration and VE modeling method for teleoperation via Internet // Proc. of the SPIE "Visual Data Exploration and Analysis", Vol. 4302, 2001, p. 1-12.

188. Taylor К., Trevelyan J. Australia"s telerobot on the Web // Proc. 26th Intern. Symp. on Industrial Robots, Singapore, October 1995.

189. Taylor K., Australia"s telerobot Web page, http://telerobot.mech.uwa.edu.au/

190. Terashima M., Sakane S. A human-robot interface using an extended digital desk // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation ICRA"99, Detroit, USA, May, 1999, p. 2874-2880.

191. Thomas M, Tesar D. Dynamic modeling of serial manipulator arms // Trans, of ASME, vol. 104, Sept, 1982, p. 218-228.

192. Uicer J.J. Dynamic force analysis of spatial linkages // ASME J. Appl. Mech., June, 1967, p. 418-424.

193. Vukobratovic M., Stepanenko Y. Mathematical model of general anthropomorphic systems // Math. Biosciences, Vol.17, 1973, p. 191242.

194. Vukobratovic M., Potkonjak V. Contribution to automatic forming of active chain models via Lagrangian form // J. Appl. Mech., N 1, 1979.

195. Vukobratovic M., Kircanski N. Real-time dynamics of manipulation robots, Springer-Verlag, 1985.

196. Walker M., Orin D. Efficient dynamic computer simulation of robotic mechanisms // ASME J. Dyn. Syst., Meas. and Contr., vol. 104, Sept. 1982, p. 205-211.

197. Wang L.T., Ravani B. Recursive computations of kinematic and dynamic equations for mechanical manipulators // IEEE J. Rob. and Autom., vol. RA-1, N 3, Sept. 1985, p. 124-131.

198. Wang Z., Takashi Т., Nakano E. Beyond teleoperation: an architecture for networked autonomous robots // SPIE"s International Technical Group Newsletter, Vol. 11, No. 2, July 2002, p. 8-11.

199. Watanabe I., Slotine J.-J. Stable real-time prediction of the trajectories of light objects in air using wavelet networks / MIT-NSL 100195, 1995.

200. Winnendael M., Gallet P., Del Cueto P. ROSED: Robotic servicing demonstrator // Proc 2nd European In-Orbit Operation Technology Symp., Toulouse, 12-14 Sept. 1989, ESASP-297, p. 309-314.

201. Xavier, http://www.cs.cmu.edu/afs/cs.cmu.edu/Web/people/Xavier, 1999.

202. Yiu Y.K., Cheng H., Xiong Z.H., Liu G.F., Li Z.X. On the dynamics of parallel manipulators // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Seoul, Korea, May, 2001.

203. Yoshida K., Hashizume K., Abiko S. Zero reaction maneuver: flight validation with ETS-VII space robot and extension to kinematically redundant arm // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, Seoul, Korea, May 21-26, 2001, p. 441-446.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Одним из наиболее перспективных направлений развития военной техники является создание дистанционно управляемых роботов, предназначенных для решения различных задач. В настоящее время уже активно используются беспилотные летательные аппараты, работающие по такому принципу. Что касается наземной и надводной робототехники, то эти области пока не получили такого же развития. Использование в войсках дистанционно управляемой техники пока что имеет весьма ограниченное применение, что обусловлено техническими сложностями и необходимостью ее «встраивания» в существующий облик вооруженных сил. Однако в отдаленной перспективе количество дистанционно управляемых роботов может достичь того уровня, когда понадобится искать новые решения, способные облегчить взаимодействие большого количества подобной аппаратуры.

Широкое распространение боевых роботов может привести к необходимости создания специальных систем передачи информации и управления, наподобие общевойсковых. Как стало известно, в петербургском ЦНИИ Робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) начаты работы по изучению облика и созданию единой системы управления боевыми робототехническими средствами. Интерфакс со ссылкой на представителя ЦНИИ РТК сообщает, целью работ является создание систем, позволяющих управлять сразу несколькими роботами одновременно, что даст возможность с большим удобством проводить различные операции. Кроме того, такой подход позволит унифицировать пульты управления различных робототехнических комплексов.


Естественно, разработка единой системы управления не повлечет за собой полное исчезновение «индивидуальных» пультов. Все новые роботы по-прежнему будут комплектоваться собственной аппаратурой дистанционного управления. Однако, по задумке сотрудников ЦНИИ РТИ, вся новая техника должна иметь возможность взаимодействия с некой общей многоканальной системой управления. За счет этого, как предполагается, удастся обеспечить большую гибкость применения роботов, по одному и группами. Иными словами, при определенных обстоятельствах бойцы какого-либо подразделения смогут применять несколько единиц робототехники, управляя ими с единого пульта. Соответственно, значительно облегчится взаимодействие нескольких операторов, ведь их количество значительно сократится.

Стоит отметить, уже на стадии первоначальной проработки облика такой системы возникают определенные вопросы. К примеру, одному оператору будет очень трудно командовать сразу несколькими роботами, что может ощутимо снизить эффективность боевой работы. В таком случае понадобятся некие автоматические алгоритмы, способные взять на себя большинство простых и «рутинных» задач, таких как перемещение в указанную точку или наблюдение за местностью и поиск контрастных в оптическом или инфракрасном диапазоне целей. Речь не идет об искусственном интеллекте. Пока боевым роботам будет достаточно всего лишь соответствующего программного обеспечения, способного осуществлять навигацию при помощи спутниковых систем или распознающего движущиеся объекты. По достижении заданной точки маршрута или при обнаружении какого-то объекта во вверенном секторе автоматика должна будет подавать сигнал оператору и тот, в свою очередь, определит следующую задачу для электроники или возьмет управление в свои руки.

Подобное строение «подразделения» боевых или многоцелевых роботов может быть использовано не только в условиях военных действий. Роботы с централизованным управлением могут нести разведывательную аппаратуру или вооружение. При этом они получают полезное преимущество: управляемые с одного пульта аппараты можно использовать, в том числе, для обустройства засад, либо для организации нападения на стационарные объекты с нескольких сторон. Однако такие возможности позволяют оператору или операторам «подразделения» роботов выполнять и другие задачи. К примеру, в ходе спасательных операций несколько роботов, управляемых одним оператором, могут производить разведку обстановки с большей эффективностью, чем по одному. Также несколько аппаратов со специальным оборудованием при определенных обстоятельствах способны быстро и качественно локализовать и потушить пожар или выполнить другую подобную задачу.

Однако у единой системы управления роботами есть и минусы. В первую очередь, необходимо отметить сложность создания некоего универсального пульта управления. Несмотря на ряд общих особенностей, в большинстве случаев каждая модель боевого или многоцелевого робота требует специально разработанную систему управления. Так, сверхлегкие беспилотники могут управляться комплексом, основой которого является обычный компьютер или ноутбук, а более серьезные и крупные аппараты используются в связке с соответствующим оборудованием. К примеру, американский колесный многоцелевой автомобиль с дистанционным управлением Crusher имеет пульт управления, представляющий собой некое подобие кабины с рулем, педалями и несколькими мониторами. Таким образом, единый пульт управления должен строиться по модульной схеме, причем каждый модуль в таком случае будет отвечать за особенности того или иного класса дистанционно управляемой техники, в зависимости от способа передвижения, массы и назначения.

При этом стоит напомнить, что количество отечественных роботов, которые можно использовать в военных или спасательных нуждах, пока невелико. Основная масса таких разработок приходится на беспилотные летательные аппараты. Примечательно, что разработкой этой техники занимаются сразу несколько государственных и коммерческих организаций. Само собой, каждая из них оснащает свой комплекс управлением собственной разработки. Создание единой стандартной системы управления поможет «навести порядок» в этой отрасли. Кроме того, унифицированная аппаратура управления значительно упростит обучение операторов роботизированных комплексов. Иными словами, будущий оператор сможет изучить общие принципы единой системы управления и затем дополнительно освоить те навыки и умения, которые связаны с использованием дополнительных модулей и конкретной модели робота. Таким образом, переучивание оператора на другую технику упростится и сократится в несколько раз.

И все же работы петербургского ЦНИИ Робототехники и технической кибернетики не получат большого будущего в самом ближайшем времени. Дело в том, что основная масса направлений боевой и многоцелевой робототехники в нашей стране пока не получила должного развития. Так что отечественная единая система управления, скорее всего, будет вынуждена подождать появления большого количества роботов. Стоит сказать, у этой неприятности есть одно положительное последствие. Поскольку массовое создание различной робототехники еще не началось, сотрудники ЦНИИ РТК успеют завершить свои работы над единой системой управления и представить готовую разработку до появления новых моделей роботов. Таким образом, разработка Центрального НИИ Робототехники сможет стать стандартом, который будет учитываться при разработке новых роботов для вооруженных сил, силовых и спасательных структур.

Пока еще рано говорить о подробностях нынешнего проекта: все сведения о нем ограничивается лишь несколькими сообщениями в средствах массовой информации. В то же время, ЦНИИ РТК мог только недавно получить соответствующий заказ. Тем не менее, работы в этом направлении, вне зависимости от времени их начала, необходимо вести и доводить до конца. При всей своей сложности единый пульт управления роботами будет полезен для практического использования.

По материалам сайтов:
http://interfax.ru/
http://newsru.com/
http://lenta.ru/
http://rtc.ru/

В прошлом сообщении блога я упомянул о том, что широкодоступный Wii Control - джойстик с обратной связью для приставки Nintendo Wii, может быть использован для дистанционного управления манипуляторами робота. Сейчас я хочу продолжить эту тему, и привести краткий обзор способов дистанционного управления...

Существует, вообще говоря, два широкоиспользуемых и повсеместно признанных способа дистанционного управления автономными и полуавтономными устройствами:

  1. Управление с помощью инфракрасных сигналов пульта ДУ (то же самое, что переключение каналов телевизора)
  2. Управление по радио

Первый способ, в отношении управления роботом, реализуется с помощью простенькой схемки, которую даже я, не любитель паяльника, сумел спаять за полчаса - и программы WinLIRC, являющейся по сути Windows-драйвером для такой модели управления (подробности - на моем сайте, в разделе Датчики робота).

Управление по радио - широкоиспользуемая практика, модель такого управления вы можете выдрать из любой радиоуправляемой игрушки, или же найти в каком-либо журнале для радиолюбителей.

В последнее время получают все большее распространение и другие способы беспроводного управления. Конечно же, речь идет о технологиях Bluetooth и Wi-Fi, которые в настоящее время используются практически повсеместно в компьютерах, КПК, коммуникаторах, мобильных телефонах...

Модель управления роботом при использовании технологий Wi-Fi и Bluetooth в основном такая: непосредственно на роботе закрепляются мобильный телефон или КПК, которые, через определенную самопайную схему, могут отсылать роботу управляющие сигналы, и забирать показания датчиков. Основная «мозговая» деятельность - осуществляется на основном, стационарном, компьютере (иногда - даже с помощью распределенной сети серверов). Такой подход позволяет порой в несколько раз уменьшить вес робота и потребляемую им мощность.

Кстати, известен случай, когда на одной из мировых презентаций робота, тот в один прекрасный момент замер на месте - на несколько минут. Это случилось как раз из-за перегрузок Wi-Fi сети здания, где проходила презентация.

Еще один способ управления роботом - визуальный. В простейшем варианте - робот просто движется на свет. Кстати, вариацией этого способа можно считать задачу движения по линии. Но, конечно, такое визуальное управление не слишком функционально и не слишком интерактивно. Более сложные варианты включают в себя использование веб-камеры, закрепляемой на роботе, и анализ изображения, приходящего с камеры. Например, именно таким способом роботов учат распознавать человеческую мимику. Для реализации управления с помощью веб-камеры удобно использовать программное обеспечение RoboRealm, о котором я уже .

Управление звуком - достаточно стандартная функция, для ее реализации можно использовать обычную ОС Windows Vista.

Кстати, в настоящее время существуют также сенсоры, реализующие искусственное обоняние (читайте - на английском - о применении искусственного обоняния в космосе), давно созданы материалы, позволяющие реализовать чувствительную кожу (даже клавиатура для моего старенького Palm m505 сделана из однородного материала, чувствительного к прикосновениям), ну и вкус роботы также могут чувствовать...

В заключение: дистанционное управление требуется практически для любого робота, сколь бы автономным он не был. Поэтому, при проектировании собственного робота, подойдите к этому вопросу серьезно, выберите наиболее доступный вариант, и ориентируйтесь на него - чтобы потом не пришлось все начинать сначала...

Чтобы наработать опыт в работе с платой Arduino, так сказать в качестве учебного опыта и просто для интереса был создан этот проект. Целью проекта было создать автомобиль, который может автономно перемещаться, объезжая различные препятствия и не сталкиваясь с ними.

Шаг 1: Список компонентов и стоимость проекта

1. Игрушечная Машинка с радиоуправлением (radio controlled).

Стоит эта штука около 20 баксов, если у вас есть возможность потратить больше, то можете использовать и получше.

2. Arduino Uno микроконтроллер - 25 долларов

3. Motor shield для контроля электромоторов - 20 долларов

4. GPS для навигации. Adafruit Ultimate GPS Shield - 50 долларов

5. Магнитометр в качестве компаса для навигации. Adafruit HMC5883 Magnetometer - 10 долларов

6. Ультразвуковой датчик расстояния, чтобы избегать препятствия. HC-SR04 - 6 долларов

7. ЖК-дисплей для отображения состояния транспортного средства и информации. LCD Display Blue 1602 IIC, I2C TWI - 6 долларов (можете использовать другой)

8. Инфракрасный датчик и пульт.

9. Arduino sketch (программа C++).

10. Тонкая древесная плита в качестве монтажной платформы.

11. Макетные платы. Одна длинная и узкая, а другая маленькая, чтобы отдельно установить на ней магнитометр подальше от других элементов.

12. Перемычки.

13. Набор для монтажа ультразвукового датчика - 12 долларов

14. Паяльник и припой.

Итак, в общем на всё ушло около 150 долларов, это при условии, если закупать все эти компоненты, поскольку возможно у вас уже что то имеется из этого.

Шаг 2: Шасси и монтаж платформы

Радиоуправление изъяли из ненужной игрушки, которая стоила 15 баксов.

Машинка здесь с двумя двигателями. С помощью одного движка пультом контролируется скорость движения робота, а с помощью другого контролируется рулевое управления.

Использовалась тонкая доска в качестве монтажной поверхности, на которой были прикреплены макетные платы, Arduino, ЖК и т.д. Батарейки размещены под доской и провода пропущены через просверленные отверстия.

Шаг 3: Программа

Arduino управляется через программу С ++.

Исходный код

RC_Car_Test_2014_07_20_001.ino

Шаг 4: ЖК-дисплей

Во время работы экран отображает следующую информацию:

Ряд 1:

1. TH - Задача, курс к текущей маршрутной точки

2. CH - Текущее направление робота

Ряд 2:

3. Err - Направление по компасу, показывает в каком направлении движется робот (влево или вправо)

4. Dist - Фокусное расстояние (в метрах) до текущей маршрутной точки

Ряд 3:

5. SNR - Sonar расстояние, то есть расстояние до любых объектов в передней части робота

6. Spd - Скорость робота

Ряд 4:

7. Mem - Память (в байтах). В памяти Arduino имеется 2 КБ

8. WPT n OF x - Показывает, где робот находится в списке маршрутных точек

Шаг 5: Избежать столкновения с объектами

Чтобы робот избегал препятствий, здесь использовался ультразвуковой датчик » Ping». Было решено совместить его с библиотекой Arduino NewPing, поскольку она лучше, чем простая PIng библиотека.

Библиотека была взята отсюда: https://github.com/fmbfla/Arduino/tree/master/NewPing

Датчик был установлен на бампере робота.


© 2024
maccase.ru - Android. Бренды. Железо. Новости