Статья

Название статьи РАЗРАБОТКА ПОДВОДНОГО РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТКРЫТЫХ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ, ДОПОЛНЕННЫХ МОДЕЛЬЮ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Автор И.В. Кожемякин, И.А. Путинцев, Н.Н. Семенов, М.Н. Чемоданов
Рубрика РАЗДЕЛ II. МОРСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА
Месяц, год 01, 2016
Индекс УДК 004.942
DOI
Аннотация Приведены результаты практических исследований применимости программной платформы ROS и симулятора Gazebo для симуляции работы ТНПА, а также для разработки программного обеспечения робота. Даны ссылки на сравнительный анализ различных симуляторов и программных платформ. Кратко описаны достоинства и недостатки подходов к разработке робототехнических комплексов. Приведены особенности разработки подводных робототехнических аппаратов, в том числе с возможностью группового применения. Описан опыт разработки робототехнического комплекса без использования программных каркасов, приведено сравнение с современными методами разработки. Дано описание разработки модели подводного робота в среде Gazebo, с опорой на опыт моделирования автономного подводного аппарата Girona 500. Описана разработка программного обеспечения с использованием программного каркаса (framework) ROS. Описана сетевая модель ROS, приведены схемы взаимодействия разработанных модулей. Описана разработка гидроакустической модели, используемой в качестве расширения к симулятору Gazebo. Подробно описана математическая модель излучателей, приемников, модель распространения сигналов и помех. В модели учтены характеристики направленности как элементов антенных решеток, так и каналов антенн. Учитывается ходовая, рассеянная и реверберационная помехи. В качестве модели отражения используется бликовая модель. Дается описание цикла разработки в СПбГМТУ телеуправляемого подводного аппарата, с применением описанного комплекса средств и с тем же программным обеспечением, что использовалось при симуляции. В качестве вычислительного модуля аппарата использовался модуль beaglebone black, который, в целом, хорошо зарекомендовал себя. Приведено краткое описание компонентов разработанного аппарата. Описан опыт обучения студентов СПбГМТУ на основе программирования симулируемых моделей телеуправляемых подводных аппаратов.

Скачать в PDF

Ключевые слова Симуляция; телеуправление; групповое управление; информационно-измерительная и управляющая система; сетевые технологии; гидроакустика; робототехнический комплекс; мобильный робот; телеуправляемый подводный аппарат.
Библиографический список 1. Войтов Д.В. Телеуправляемые необитаемые подводные аппараты. – М.: Моркнига, 2012. – 504 с.
2. Prats M. et al. An open source tool for simulation and supervision of underwater intervention missions // Intelligent Robots and Systems (IROS), 2012 IEEE/RSJ International Conference on. IEEE, 2012.
3. Gazebo gets better at flying and diving. – URL: http://www.osrfoundation.org/gazebo-gets-better-at-flying-and-diving/ (дата обращения: 19.02.2016).
4. Cook D., Vardy A., Lewis R. A survey of AUV and robot simulators for multi-vehicle operations // Autonomous Underwater Vehicles (AUV), 2014 IEEE/OES.
5. Чемоданов М.Н. Структура программного обеспечения имитационной модели акустического взаимодействия технических подводных объектов // Материалы 10-й Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» (Таганрог-Домбай, 2015). – Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2015. – Т. 3.
6. Gazebo. – URL: http://www.gazebosim.org (дата обращения: 19.02.2016).
7. ROS. – URL: http://www.ros.org (дата обращения: 19.02.2016).
8. SDF. – URL: http://sdformat.org/ (дата обращения: 19.02.2016).
9. URDF. – URL: http://wiki.ros.org/urdf (дата обращения: 19.02.2016).
10. Kermorgant O. A dynamic simulator for underwater vehicle-manipulators // International Conference on Simulatation, Modeling and Programming for Autonomous Robots SIMPAR 2014, Oct 2014.
11. Гусев В.Г. Системы пространственно-временной обработки гидроакустической информации. – Л.: Судостроение, 1988.
12. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики: Пер с англ. – Л.: Судостроение, 1978. – 446 с.
13. Eckart Carl. Principles of underwater sound. NDRC Summary technical reports, Div. 6, Vol. 7, National research council, Committee on Undersea Warfare, 1946. – 313 p.
14. Белов Б.П., Миронов И.В. Семенов Н.Н. Цифровое формирование направленности гидроакустической антенны во временной области // Сборник научных трудов «Фундаментальная и прикладная гидрофизика». – СПб.: СПб научный центр РАН, 2011. – № 4 (1). – C. 32-47.
15. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика // Механика турбулентности. Ч. 1-2. – М.: Наука, 1965-1967.
16. Семенов Н.Н. Сравнение различных типов сигнала посылки для активного гидролокатора. – СПб.: Политехника, 2008. – № 9 (41). – С. 23-28.
17. Семенов Н.Н., Сетин А.И. Обработка экспериментальных данных отражения ФМ-сигнала от объекта сложной формы // XII Всероссийская конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (ГА-2014). 27–29 мая 2014 года, Санкт-Петербург.
18. Вудворд Ф.М. Теория вероятностей и теория информации с применением в радиолокации. – М.: Сов. Радио, 1955. – 128 с.
19. Алешин Б.С. Ориентация и навигация подвижных объектов. – М.: Физматлит, 2006. – 426 с.
20. Тягунов О.А. Математические модели и алгоритмы управления промышленных транспортных роботов // Информационно-измерительные и управляющие системы. – 2007. – Т. 5, № 5. – С. 63-69.

Comments are closed.