Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 8.
-
ИНТЕГРИРОВАННАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМ ТРАНСПОРТОМ
А.Л. Охотников2025-01-30Аннотация ▼Статья описывает результаты разработки и внедрения интеллектуальной системы управ-
ления беспилотным поездом «Ласточка» на Московском центральном кольце. Особенностью бес-
пилотной системы управления железнодорожным транспортом является: относительно высокая
скорость и большая масса поездов, которые определяют длинный тормозной путь. Необходимо
решение задачи точного определения расстояния до препятствия, его идентификации и определения
точного местоположения поезда на пути. Эту задачу может решать интеллектуальная система
принятия решений на основе интеграции систем технического зрения и высокоточного позициони-
рования. Основным элементом системы управления является специализированный вычислитель,
использующий технологии искусственного интеллекта. Для распознавания и идентификации пре-
пятствий система управления применяет искусственную нейронную сеть, входящую в состав про-
граммного обеспечения вычислителя. Техническое зрение работает в четырех диапазонах электро-
магнитных волн. Систему технического зрения можно рассматривать как информационно – изме-
рительную систему, осуществляющую ввод и обработку информации без участия человека. Пред-
ставлена структура интегрированной системы технического зрения, которая включает бортовую,
инфраструктурную и мобильную системы. Эксперимент показал, что система технического зрения
реагирует быстрее человека в среднем на 14 секунд. Предложен состав оборудования интегриро-
ванной высокоточной системы позиционирования, которая помимо глобальной навигационной спут-
никовой системы, бесплатформенной инерциальной системы и одометров, включает цифровую мо-
дель пути. Цифровая модель пути является источником точного местоположения опорных объек-
тов инфраструктуры, относительно которых определяется позиционирование транспортного объ-
екта с высокой точностью и основой обнуления возрастающей погрешности измерений инерциаль-
ной навигационной системы и одометра. Описаны результаты практического внедрения интеллек-
туальной системы управления на Московском центральном кольце. -
РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО ИМИТАТОРА ПОДВОДНОГО АППАРАТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ АВТОНОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЗИДЕНТНЫХ АНПА С ОБЪЕКТАМИ ПОДВОДНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
А.М. Маевский , И.А. Печайко , М. А. Алексеев , Н. М. Буров2025-04-27Аннотация ▼Представлен процесс разработки имитатора подводного аппарата (ИПА) с установленным
5-степенным подводным манипуляторным комплексом (МК). Имитатор предназначен для ком-
плексной отработки автономного взаимодействия морского робототехнического комплекса
(МРТК) с объектами подводной инфраструктуры. В частности, рассматривается пример реше-
ния задач работы имитатора с макетом подводной панели подводного добычного комплекса
(ПДК) и решение задачи определения конкреции и их автономного забора при помощи имитатора
и МК. Современные тенденции развития подводной робототехники ориентированы на создание
резидентных автономных систем, способных работать в удаленных и труднодоступных районах
Мирового океана в круглогодичном режиме. Развитие резидентных технологий связано с необхо-
димостью снижения операционных затрат, минимизации рисков для персонала и увеличения вре-
мени автономного функционирования подводных комплексов. Применение таких технологий осо-
бенно актуально в условиях освоения дальнего шельфа, где традиционные методы эксплуатации
подводных аппаратов сталкиваются с техническими и экономическими ограничениями. Необхо-
димость проведения работ на дальнем шельфе обусловлена возрастающим спросом на углеводо-
родные ресурсы и исчерпанием легко доступных месторождений на континентальном шельфе.
Согласно прогнозам, перспективные глубоководные районы, расположенные на глубинах более
1000 м, обладают значительным потенциалом добычи нефти и газа. По оценкам специалистов,
объем извлекаемых запасов в таких районах может составлять сотни миллиардов баррелей угле-
водородного сырья, что делает разработку эффективных автономных решений стратегически
важной задачей для нефтегазовой отрасли. В работе представлены программно-аппаратные
решения, используемые при реализации ИПА. Приведена структурная схема конструкции, описана
архитектура программного обеспечения и особенности применения систем искусственных ней-
ронных сетей (ИНС) в составе системы технического зрения (СТЗ) ИПА. Использование ИНС
позволяет значительно повысить автономность работы подводных манипуляторов при выполне-
нии сложных технологических операций, таких как захват объектов с грунта, работа с объекта-
ми донной инфраструктуры и др. В заключении продемонстрированы полученные результаты,
подтверждающие работоспособность принятых конструктивных, программных и аппаратных
решений при выполнении реальных работ в автономном режиме с макетами рабочих инструмен-
тов hot-stab и torque-tool и ответными частями, расположенными на макете панели ПДК. -
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗОНЫ МАНЕВРИРОВАНИЯ РТК НА ОСНОВЕ ТАКТИЛЬНОЙ И ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ
В. П. Носков, И.В. Рубцов, К.Ю. Машков , А.В. Вазаев2021-04-04Аннотация ▼Для повышения возможностей и расширения области применения робототехниче-
ских комплексов специального и военного назначения предлагается переходить сначала от
принимаемых в настоящее время на вооружение систем дистанционного управления к полу-
автономным системам, осуществляющим контроль за действиями оператора и выполняю-
щим часть его функций. А затем – к автономным системам управления, способным функ-
ционировать в режиме “молчания”, в экранированных зонах и за пределами дальности
средств радиосвязи. Такая интеллектуализация бортовых систем управления позволит ис-
ключить принципиальные ограничения и недостатки, обусловленные каналом связи, и обеспе-
чивает реализацию группового управления. Показано, что основой повышения автономности
робототехнических комплексов через интеллектуализацию бортовых систем управления, как
при управлении движением, так и при управлении навесным оборудованием, является решение
бортовыми средствами задач формирования модели внешней среды и определения координат
объекта управления. Наличие модели внешней среды и текущих координат объекта управле-
ния позволяет автоматизировать планирование и отработку траектории движения, что и
обеспечивает автономное функционирование робототехнических комплексов. Рассмотрена
сложная проблема классификации зоны маневрирования по критериям геометрической и
опорной проходимости с учетом характеристик движителя, геометрии рельефа и опорных
свойств грунта. Описаны существующие методы и алгоритмы, а также приведены резуль-
таты экспериментальных исследований по решению следующих основных задач данной про-
блемы: – классификации зоны маневрирования по критерию геометрической проходимости
по данным бортовой системы технического зрения на основе 3D-лазерного сенсора; – распо-
знавания типов грунтов по данным комплексированной системы технического зрения, со-
стоящей из взаимно-юстированных 3D-лазерного сенсора, цветной видеокамеры и теплови-
зора, имеющих общую зону обзора; – использования аппарата нейронных сетей для повыше-
ния достоверности распознавания типов грунтов; – определения опорных характеристик
грунта по измерениям реакций движителя в процессе движения. Сформулированы перспек-
тивные направления дальнейших исследований в части комплексирования тактильной и зри-
тельной информации для повышения достоверности классификации участков зоны маневри-
рования по комплексному критерию геометрической и опорной проходимости. -
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ БПЛА ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КОМПЛЕКСНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ
А. М. Федулин, Д.М. Дрягин2021-04-04Аннотация ▼Целью приведенного в настоящей работе исследования является оценка перспектив-
ности применения крупноразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) боль-
шой продолжительности полета для решения задачи регулярного комплексного обследова-
ния территорий большой площади относительно других применяемых для этого средств,
таких как: малоразмерные БПЛА, космические аппараты для дистанционного зондирова-
ния Земли и пилотируемые летательные аппараты. Рассмотрен вопрос практического
построения программно-аппаратного комплекса бортовой системы технического зрения
на основе крупноразмерного БПЛА «Орион» взлетной массой более тонны, обеспечивающе-
го аэрофотографическую съемку в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне и воздуш-
ное лазерное сканирование подстилающей поверхности с автоматической обработкой
получаемых данных на борту в режиме времени, близком к реальному, с целью выявления
произошедших с предыдущего обследования интересующих изменений. Определены ключе-
вые составные части системы технического зрения, включая требуемую для решения
функциональных задач программно-аппаратную платформу для обеспечения высокопроиз-
водительных вычислений и хранения больших объемов данных. В работе приведена пер-
спективная архитектура построения такой системы, даны расчетные оценки по ее поис-
ковой производительности, массе и потребляемой мощности, определена типовая высота
выполнения полетов, обеспечивающая пространственное разрешения получаемой видовой
информации, необходимое для надлежащей работы алгоритмов объектно-
ориентированного распознавания интересующих изменений, построенных на машинном
обучении сверточных нейронных сетей. Предложены организационно-технические решения
по ускорению цикла обработки данных, с учетом требований законодательства в части
рассекречивания данных аэросъемки. Полученные в ходе выполнения работы результаты
подтверждают, что после выдачи БПЛА «Орион» Федеральным агентством воздушного
транспорта сертификата типа воздушного судна, дающего право выполнения коммерче-
ских полетов в общем воздушном пространстве Российской Федерации, на его базе с ис-
пользованием современных технологий съемки и интеллектуальной обработки данных
можно будет реализовать аэросъемочный комплекс высокой производительности и сте-
пени автономности, тактико-технические и экономические характеристики которого
будут на порядки превосходить существующие на данный момент решения, особенно для
труднодоступных районов страны. -
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОСАДКИ БЕСПИЛОТНОГО ВЕРТОЛЕТА НА НЕОБОРУДОВАННУЮ ПЛОЩАДКУ
Н. В. Ким, В.П. Носков, И.В. Рубцов, В.А. Аникин2020-07-10Аннотация ▼Многие целевые задачи, решаемые беспилотными вертолетами, выполняются в сложных условиях функционирования. При этом вертолеты подвержены воздействию различных дестабилизирующих факторов, существенно влияющих на безопасность поле-тов. В представленной работе рассмотрены основные проблемы, возникающие при экс-плуатации беспилотных вертолетов, показано, что недостаточный уровень безопасности полетов обусловлен, в частности, высокой частотой крушений при вынужденных посад-ках. Обоснована необходимость создания бортовых средств автоматической посадки беспилотного вертолета. С учетом предъявляемых Федеральными авиационными правила-ми требований к местам посадки, сформулированы параметры-ограничения, позволяющие формализовать выбор пригодных для посадки участков рельефа по данным бортовой сис-темы технического зрения. На основе сравнительного анализа, показано, что в настоящее время при формировании исходных видеоданных для решения поставленной задачи целесо-образно использовать комплексированную систему технического зрения па базе взаимно юстированных и имеющих общую зону обзора 3D-лазерного сенсора, цветной видеокамеры и тепловизора. Предложены алгоритмы распознавания мест посадки по видеоданным бортовой комплексированной системы технического зрения с использованием критериев геометрической и опорной проходимости. Распознавание пригодных для посадки мест по критерию геометрический проходимости предлагается выполнять в два этапа: сначала формировать по данным 3D-лазерного сенсора карту высот рельефа, попавшего в зону обзора сенсора, затем путем сравнения перепадов высот данного рельефа с допустимыми для данного беспилотного вертолета выделять пригодные и непригодные для посадки участки. Распознавание пригодных для посадки мест по критерию опорной проходимости предлагается выполнять путем вычисления евклидова расстояния между формируемыми комплексированной системой технического зрения данными и заранее известными эталонами различных типов грунтов в шестимерном пространстве признаков (дисперсия высоты, интенсивность отраженного сигнала, три цвета и температура). Окончательный выбор пригодных для посадки мест предлагается выполнять путем пересечения участков, удовлетворяющих обоим критериям. Приведены результаты работы соответствующих программно-аппаратных средств в реальных условиях, подтверждающие корректность и эффективность предлагаемых алгоритмов.
-
ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ СРЕДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТЗ
С.М. Соколов, А. А. Богуславский, С. А. Романенко2020-07-10Аннотация ▼Целью исследования является повышение эффективности информационного обеспе-чения автономных подвижных средств с использованием зрительных данных и технологий его разработки за счёт рационального использования нетрадиционных вычислителей и специальной подготовки алгоритмического обеспечения. Использование нетрадиционных, гетерогенных вычислительных средств позволяет существенно расширить круг задач об-работки зрительных данных в масштабе реального времени и, тем самым, увеличить си-туационную осведомлённость автономных РТК и оперативность её получения. Рацио-нальное использование нетрадиционных вычислителей требует существенной переделки алгоритмического обеспечения. Большинство алгоритмов применяемых при обработке изображений, были разработаны в расчёте на реализацию на традиционных, фон-Неймановских архитектурах вычислителей и требуют существенных усилий для реализа-ции на параллельных структурах и разработки специальных инструментальных средств программирования. В работе сделан акцент на исследования в области использовании ПЛИС и рассмотрен ряд подходов в специальной подготовке необходимого алгоритмического обеспечения. В качестве модельных, демонстрационных примеров использования не-традиционных вычислителей рассмотрена реализация таких алгоритмов обработки зри-тельных данных, которые активно используются в широком круге задач информационного обеспечения целенаправленных перемещений мобильных РТК. Описана подготовка и реали-зация на ПЛИС таких алгоритмов, как построение гистограмм, вычисление оптического потока, сегментация изображений. Приведены результаты экспериментов на действующих макетах бортовых вычислителей. В качестве исходных данных использованы зрительные данные, собранные при движении мобильных средств в условиях естественной среды. Всё используемое программное обеспечение выполнено на основе унифицированного каркаса программного обеспечения систем технического зрения реального времени отечественной разработки. В заключении обсуждаются дальнейшие шаги в указанном направлении, с учё-том стремления к использованию отечественных программно-аппаратных средств.
-
МЕТОДИКА И ПРАКТИКА ПОВЫШЕНИЯ АВТОНОМНОСТИ НАЗЕМНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
С.М. Соколов , A.A. Богуславский2025-04-27Аннотация ▼Тенденции развития современной робототехники и потребности практики требуют повы-
шения степени автономности робототехнических комплексов. Повышение степени автономно-
сти, в свою очередь, требует увеличения ситуационной осведомлённости и, как следствие, увели-
чение объёма данных и эффективности их обработки в масштабе реального времени на бортовых
ресурсах. При этом сохраняется требование экономической целесообразности предлагаемых ре-
шений. С учётом того, что в отечественной практике в большинстве случаев используются те-
леуправляемые роботы, возникает необходимость наращивания их автономности, с использова-
нием уже имеющихся технических решений. Такое направление развития робототехнических ком-
плексов называется переходом от телеуправления к супервизорному управлению. На этом пути
осуществляется передача всё большего количества информационно- управляющих функций от
оператора к бортовой информационно-управляющей системе. На основе анализа мирового и соб-
ственного опыта разработок робототехнических комплексов, авторской методики создания ро-
ботов с повышенной степенью автономности, нами выделен ключевой элемент обеспечения ин-
теллектуальной автономности мобильных средств. Предложен унифицированный программно-
аппаратный модуль информационного обеспечения мобильных роботов. Основу модуля образует
система технического зрения с открытой программно-аппаратной архитектурой. Этот модуль
позволяет наращивать степень автономности наземных робототехнических комплексов в части
интеллектуальной автономности постепенно, оставаясь в рамках экономической целесообразно-
сти. Открытая программная архитектура модуля учитывает имеющееся де-факто разнообразие
аппаратных решений в существующих телеуправляемых подвижных средствах и позволяет про-
изводить увеличение степени автономности – переходить от режима телеуправления к суперви-
зорному управлению пошагово, сообразно решаемым задачам и доступным средствам. Предлага-
ется методика создания новых или реинжиниринга уже существующих образцов РТК. Методика
включает анализ общей компоновки РТК с акцентом на программно-алгоритмическую часть бор-
товой информационно-управляющей системы. При этом учитываются условия согласования тре-
бований к сенсорной и вычислительной частям. В работе рассмотрены примеры применения этой
методики к усовершенствованию уже существующих образцов наземных РТК. Приводятся по-
становки практических задач и примеры их решения с помощью предлагаемого модуля -
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СЕМАНТИЧЕСКОЙ СЕГМЕНТАЦИИ RTC-SAM ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕПЯТСТВИЙ НА ПУТИ МОБИЛЬНОГО РОБОТА
В.Д. Матвеев , А. Е. Архипов , И. С. Фомин2025-04-27Аннотация ▼Задача определения препятствий перед мобильным роботом успешно и давно решена с примене-
нием лазерных и ультразвуковых датчиков. Однако, препятствия, не обнаруживаемые такими видами
датчиков, могут угрожать безопасности робота. Для их обнаружения в работе предлагается исполь-
зовать систему технического зрения (СТЗ), информацию с которой обрабатывает нейронная сеть
семантической сегментации, возвращающая маску препятствия на кадре и его класс. Основой для та-
кой сети стала сеть универсальной сегментации SAM, требующая доработки для применения к задаче
семантической сегментации. Особенность данной сети состоит в ее универсальной применимости, то
есть возможности выделения любых объектов в произвольных условиях съемки. При этом SAM не
предсказывает семантику объекта. В данной работе предложен дополнительный модуль, позволяю-
щий реализовать семантическую сегментацию за счет классификации признаков выделяемых объек-
тов. Обоснована возможность использования такого модуля для решения задачи дополнения выхода
сети новой информацией. Результат классификации далее поступает в тот же алгоритм фильтра-
ции, что и маски, чтобы гарантировать соответствие между полученным результатом универсаль-
ной сети и дополняющего модуля. После интеграции модуля с моделью получена новая модель семанти-
ческой сегментации, названная в работе RTC-SAM. С ее помощью проведена семантическая сегмента-
ция общедоступного набора данных с изображениями открытой местности. Полученный результат в
45 % по метрике IoU превосходит результат существующих методов на 13 %. Показанные в работе
изображения результатов применения новой сети позволяют убедиться в ее работоспособности.
Также описано тестирование разработанного решения с проведением исследования быстродействия
разработанной модели на ПК и мобильном вычислителе. Алгоритм на мобильном вычислителе показы-
вает недостаточную скорость для выхода в режим реального времени – больше 3,5 секунд на обра-
ботку одного кадра. В связи с этим, одно из направлений дальнейших исследований в области повыше-
ния быстродействия системы.
1 - 8 из 8 результатов
