ВКР Исследование методов динамического планирования маршрута движения робототехнических систем

Оригинальность по АП.Вуз на 26 февраля 2023 года более 70%.

Оригинал документа в pdf, конвертация в Word автоматическая (в word могут быть недочеты, которые вы легко исправите самостоятельно).

Настоящее исследование затрагивает вопросы планирования траекторного

движения робототехнической системы в динамически изменяющейся среде.

Тема данной выпускной работы представляет собой исследование

методов динамического построения маршрута движения для

робототехнической системы.

Активное использование робототехнических систем для выполнения

сложных разведывательных, мониторинговых и поисково-спасательных задач

в труднодоступных, опасных или априори неизвестных средах порождает

актуальность развития методов и алгоритмов динамического планирования

движения. Особенно это становится актуальным в случае отсутствия заранее

заданной подробной карты местности и в условиях возникновения

динамических препятствий, различных внешних возмущений, мешающих

выполнению миссии, и вынуждающих корректировать маршрут движения в

реальном времени. [3]

Задачи планирования траектории движения привлекают внимание с

1970-х годов. Проблемы варьируются от простого пространственного

планирования маршрута до выбора конкретной последовательности действий,

необходимой для достижения поставленной цели. В настоящее время к данной

области активно растет интерес в связи с развитием средств компьютерного

моделирования и становлением связанных дисциплин, например,

роботизированная хирургия, навигация в динамическом окружении,

организация транспортных потоков в мегаполисах и т.д. [1, 4]

Цель работы

Данная дипломная работа посвящена решению современной задачи

планирования маршрута робототехнической системы. Целью работы является

исследование основных динамических методов планирования траектории

движения РС. Более подробный анализ метода потенциальных полей. И

моделирование ситуаций, в которых робототехническая система успешно

пройдет маршрут, избегая при этом динамические препятствия.

Методы исследования

В данной дипломной работе для решения задачи динамического

планирования маршрута движения робототехнических систем применяются методы потенциальных полей, методы, основанные на правилах,

интеллектуальные методы управления, а также методы моделирования с

применением среды MATLAB и Gazebo.

В качестве источников информации использовалась российская и

зарубежная научная периодика, а также ресурсы сети интернет.

Структура работы

В первой главе дана математическая постановка задачи и обзор сфер ее

применения.

Во второй главе исследованы и формально описаны современные

методы решения задачи динамического планирования маршрута движения

робототехнических систем, методы сглаживания маршрута и параметры

оптимизации.

В третьей главе описываются алгоритмы и исследуются практические

вопросы решения задачи планирования и реализации траекторного движения

робототехнических систем, проводятся экспериментальные исследования.

Список сокращений ....................................................................................................................... 3

Введение ......................................................................................................................................... 4

1 Постановка задачи динамического планирования маршрута движения

робототехнических систем ........................................................................................................... 7

1.1 Математическая постановка задачи траекторного движения ......................................... 8

1.2 Математическая постановка задачи преследования-убегания ........................................ 9

1.3 Исследование прикладных задач управления робототехническими системами ......... 11

2 Современные методы решения задачи динамического планирования маршрута движения

робототехнических систем ......................................................................................................... 13

2.1 Исследование основных подходов к решению задачи ................................................... 14

2.2 Гладкий путь и методы сглаживания ............................................................................... 22

2.3 Параметры оптимизации маршрута ................................................................................. 27

3 Практическое исследование решения задачи динамического планирования маршрута

движения робототехнических систем ........................................................................................ 29

3.1 Описание среды моделирования Gazebo ......................................................................... 29

3.2 Описание методов решения общей задачи траекторного движения и

экспериментальных исследований ......................................................................................... 35

3.3 Описание методов решения задачи преследования-убегания и экспериментальных

исследований ............................................................................................................................ 43

Заключение ................................................................................................................................... 49

Список литературы ...................................................................................................................... 50