Т. Р. Гамберов , Р.Н. Сафин , Э.В. Чеботарева , Т. Г. Цой , Е.А. Магид
109-119
2026-09-10
Аннотация ▼
Цифровые модели человека (ЦМЧ) становятся важным инструментом в области робототехники, позволяя осуществлять воспроизводимую и контролируемую проверку алгоритмов компьютерного зрения. К числу таких алгоритмов относятся обнаружение, отслеживание и следование за человеком, которые играют ключевую роль в задачах автономной навигации, планирования траектории и безопасного взаимодействия робота с людьми в общих пространствах. При этом стандартные симуляторы, как правило, ограничены по степени реалистичности виртуальных акторов, разнообразию их внешнего вида и вариативности поведения. Такие ограничения снижают достоверность получаемых результатов и затрудняют перенос алгоритмов на реальных роботов. В данной работе представлен набор настраиваемых ЦМЧ для симулятора Gazebo. Разработанные модели человека отличаются вариативностью одежды, антропометрическими параметрами и внешним обликом, а также включают библиотеку анимаций ходьбы, имитирующих различные сценарии движения человека, включая изменение скорости и направления. Для проверки эффективности предложенного подхода были проведены вычислительные эксперименты в Gazebo в реалистичной офисной среде с использованием мобильного робота TIAGo Base с дифференциальным приводом, оснащённого двухмерным лазерным сканером и монокулярной камерой. Эффективность работы алгоритма следования за пользователем с применением новых ЦМЧ оценивалась по средней пройденной дистанции и количеству случаев потери цели (количеству ложных срабатываний). Результаты показали, что предложенные ЦМЧ позволяют воспроизводить сложные условия восприятия, включая окклюзии и динамические препятствия, а также обеспечивают масштабируемую и систематическую проверку алгоритмов. Данные, полученные в результате вычислительных экспериментов, подтверждают значимость разработанных ЦМЧ для тестирования робототехнических систем, ориентированных на взаимодействие с человеком в условиях, приближённых к реальным.
Разработан и исследован дискретно-аналоговый фильтр второго порядка на двух частотозадающих конденсаторах. Предлагаемая схема содержит два входа (In_LPF_HPF, In_BPF_NPF) и четыре выхода (Out_LPF, Out_BPF, Out_HPF, Out_NPF). Тип фильтра (числитель передаточной функции) определяется путем подключения к соответствующему входу схемы источника сигнала и съема сигнала с соответствующего выхода. Затухание полюса зависит от сопротивления одного резистора R5, который не влияет на другие параметры. Поэтому затухание полюса может перестраиваться с помощью этого резистора. Для установления коэффициента передачи в полосе пропускания на заданном уровне в ФНЧ и ФВЧ целесообразно использовать резистор R1, а для ПФ и РФ – резистор R2. Изменение данных резисторов не будет вызывать изменения других параметров схемы фильтра. Установлено, что частота полюса зависит от сопротивления резистора R8 или цифрового потенциометра , коэффициент передачи которого может изменяться путем изменения двоичного цифрового кода , подаваемого на его управляющие входы, а остальные параметры звена фильтра от них не зависят, поэтому путем изменения сопротивления этого резистора или коэффициента передачи цифрового потенциометра частота полюса может перестраиваться в широком диапазоне при сохранении других параметров. Компьютерное моделирование исследуемого дискретно-аналогового фильтра выполнено в среде Micro-Cap. Приведены последовательности импульсов, управляющих электронными ключами. Показаны графики выходных напряжений на выходах схемы (Out_LPF, Out_BPF, Out_HPF, Out_NPF). Применение цифрового потенциометра в схеме фильтра крайне перспективно при построении адаптивных систем обработки сигналов
Рассмотрены отдельные практические вопросы решения задач совершенствования технологии авиационно-химических работ с использованием методов компьютерного модели- рования его процессов, в частности на нетрадиционных режимах авиационного опрыскивания. Эти режимы характерны для обработок участков с препятствиями на границах, когда внесе- ние рабочих жидкостей производится при снижении воздушного судна в заходе на производст- венный проход над участком на требуемой высоте полета и наборе высоты после его оконча- ния. Проведенные расчетно-теоретические исследования на примере самолета-биплана Ан-2 с использованием разработанных и апробированных ранее многофакторных программных средств моделирования процессов формирования вихревого следа самолета и осаждения в нем характерного для авиационного опрыскивания спектра капель рабочих жидкостей показали, что использование нетрадиционных технологических режимов обработок способно сущест- венно повысить производительность, безопасность и интегральную эффективность авиаци- онно-химических работ и мероприятий химизации сельскохозяйственного производства в це- лом. В частности, показано, что для повышения эффективности авиационного опрыскивания участков, ограниченных препятствиями, технически возможно и экономически целесообразно использовать схему проведения работ, предусматривающую начало и окончание обработки таких участков на этапе снижения и набора высоты при удалениях от препятствий, соответ- ствующих 1-2 с полета воздушного судна (для самолета Ан-2 на удалениях 50–150 м при высоте полета до 20 м). Такая схема обеспечивает рост производительности авиационного опрыски- вания до 10–15 %, уменьшение себестоимости обработок на 3–5 % и увеличения экономической эффективности на 2–3 % при росте их суммарного эффекта на 6–8 %.
