Найти

Результаты поиска

• ОЦЕНКА СИСТЕМ КООРДИНАТНЫХ МЕТОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БОРТОВОЙ КАМЕРЫ МОБИЛЬНОГО РОБОТА «СЕРВОСИЛА ИНЖЕНЕР» В УСЛОВИЯХ ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

  Т.Г. Цой

  289-299

  2025-07-31

  Аннотация ▼

  Современные задачи специальных областей робототехники, включая поисково-
  спасательные операции в городских населенных пунктах, ставят ряд вызовов перед мо-
  бильной робототехникой. Одним из важных требований к алгоритмическому и программ-
  ному обеспечению робота являются возможности автономного принятия решений и ав-
  томатического выполнения роботом различных функции как низкого, так и высокого уров-
  ня на основе заложенных алгоритмов и информации, получаемой с бортовых датчиков
  робота. На сегодняшний день самыми распространенными бортовыми датчиками робота
  являются камеры различных типов, что обусловлено их техническими возможностями и
  более низкой стоимостью относительно лидаров и других датчиков, предоставляющих
  визуальную информацию в виде цифровых изображений. Калибровка камер является необ-
  ходимым процессом для извлечения точной информации из цифровых изображений. Данный
  процесс необходим для получения точного соответствия между трехмерным объектным
  пространством и пиксельным пространством изображения, для возможности последую-
  щего использования алгоритмов компьютерного зрения, комплексирования и обработки
  информации. Калибровка цифровых камер является неотъемлемой частью целого ряда
  практических задач машинного зрения: навигация мобильных робототехнических систем,
  медицина, реконструкция плотных и разреженных трехмерных карт окружения, видеонаблюдение и визуальная инспекция, визуальная одновременная локализация и картографи-
  рование и др. Актуальность проблемы калибровки камер обусловлена наличием множества
  различных методов калибровки и калибровочных шаблонов. В большинстве случаев каждый
  метод калибровки использует определенный калибровочный шаблон. Каждое отдельное
  решение подходит лишь под особые условия – недостаток освещения, плохие погодные
  условия, наличие перекрывающих видимость сторонних объектов. Калибровка камер обыч-
  но ассоциируется с использованием специальных калибровочных шаблонов. Они позволяют
  достичь наиболее точных результатов за счет заранее известной геометрической струк-
  туры. В настоящее время процедура калибровки камер робототехнических систем прово-
  дится в лабораторных условиях с использованием классического метода «шахматной дос-
  ки». Помимо него существует всего лишь несколько альтернативных подходов, которые
  находятся в зачаточном состоянии как в России, так и за рубежом. С другой стороны,
  исследования в области методов калибровки камеры продолжаются и появляются новые
  альтернативные варианты калибровки камер. Одно из новых направлений – это использо-
  вание систем координатных меток в качестве эталонного объекта. Разнообразие пара-
  метров – размер калибровочного шаблона, размерность набора калибровочных данных,
  распределение расстояний от камеры до объектов на сцене и т.д. – создает объемную базу
  для экспериментального тестирования оптимальных параметров калибровки камер.
  В данной статье представлено исследование вопроса автоматической калибровки камеры
  с использованием систем координатных меток (СКМ), которые располагаются на поверх-
  ности робота. По результатам виртуальных экспериментов с СКМ в симуляционной среде
  Gazebo робототехнической операционной системы ROS были выбраны два разных типов
  СКМ, оптимальных относительно прочих типов меток, охваченных нашими предыдущими
  исследованиями, с точки зрения устойчивости СКМ к систематическому перекрытию
  поверхности метки и влияния размера метки на качество ее распознания. Выбранные СКМ
  были протестированы с использованием бортовой камеры российского мобильного робота
  «Сервосила Инженер» в условиях закрытых помещений с целью оценки корреляции резуль-
  татов в виртуальной и реальной средах.

• КОМПЕНСАЦИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В АВИАЦИОННЫХ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКАХ ДАВЛЕНИЯ

  М. Е. Дробынин , Давуд Мохаммед Аль-Таи Омар, Е. В. Филина , П.А. Львов , С.А. Кузин

  2021-12-24

  Аннотация ▼

  В настоящее время пьезорезистивные датчики давления (ПДД) широко применяются
  в различных микроэлектронных устройствах, используемых в авиационной технике. Пове-
  дение электрического сигнала таких ПДД в основном зависит от температуры окружаю-
  щей среды. Известно, что на температурный дрейф выходного сигнала ПДД влияют раз-
  личные факторы: температурный эффект, зависимость сопротивления чувствительного
  элемента от концентрации примесей, зависимость модуля Юнга мембраны датчика и под-
  ложки от температуры и др. Установлено, что разработанная ранее аналитическая ка-
  либровочная модель выходного сигнала ПДД, учитывающая отдельные температурные
  эффекты, не позволяет измерять давление с требуемой точностью в диапазоне изменения
  температур, характерном для авиационной техники, — от минус 60 до 140 С. Поэтому
  для описания зависимости выходного сигнала ПДД от измеряемого давления и температу-
  ры используются традиционные полиномиальные математические модели. В работе ис-
  пользуется традиционный подход, когда зависимость выходного напряжения от давления
  представляется с помощью полинома относительно невысокого порядка, а зависимости
  коэффициентов этого полинома от температуры также задаются соответствующими
  полиномами. К сожалению, температурные зависимости коэффициентов адекватно опи-
  сываются только полиномами высокого порядка (не менее 7), что усложняет процедуру
  идентификации модели и ведет к ошибкам вычислений. Поэтому авторы предложили ис-
  кать зависимости коэффициентов от температуры в виде кубических сплайнов. В работе
  подробно описана методика идентификации рассматриваемой полиномиальной модели и
  получены выражения для корректировки показаний ПДД при измерениях давления в широ-
  ких температурных пределах. С целью экспериментального подтверждения работоспо-
  собности предложенного метода была использована интеллектуальная промышленная
  автоматизированная система градуировки ПДД, описанная в работе. Показано, как с ее
  помощью можно снимать экспериментальные данные для градуировки показаний датчика
  в широких температурных пределах, и описана процедура идентификации математиче-
  ской модели датчика давления, необходимой для минимизации затрат на его сертифика-
  цию. Приведены результаты экспериментальных исследований конкретных ПДД, исполь-
  зуемых в авиационной технике.

• ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПТИМИЗАЦИОННОГО ПОДХОДА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ КАЛИБРОВКИ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

  Д. Е. Чикрин , С.В. Голоусов

  2021-08-11

  Аннотация ▼

  Технологии автономных робототехнических комплексов колесного типа становятся
  более востребованными в последнее время. Отдельным видом применения таких техноло-
  гии является автономный беспилотный наземный транспорт. В отличие от других видов
  транспорта (воздушных, водных) наземным транспортным средствам требуется перио-
  дически функционировать в условиях полной автономности – при недоступности внешней
  связи с инфраструктурой, другими агентами транспортной сети. В таких обстановкахвопрос автономной навигации выходит на первое место, причем к точности позиционирова-
  ния предъявляются повышенные требования, особенно в условиях антропогенной окружаю-
  щей среды, например при движении в городской среде, по узким горным дорогам, тоннелям.
  Одной из составных частей автономной навигации часто является инерциальная сборка,
  состоящая из нескольких акселерометров, гироскопов, магнетометров. Для получения высо-
  коточного навигационного решения на основе инерциальной сборки требуется качественно
  производить ее калибровку. Отдельным вопросом стоит автоматизация и ее стоимость для
  дальнейшего масштабирования необходимого для массового производства. В статье пред-
  ставлена теория и методика автоматизированной калибровки инерциальной навигационной
  системы на основе МЭМС датчиков при помощи решения оптимизационной задачи. Пред-
  ложенная методика не требует высокоточного оборудования для проведения калибровки.
  Целью представленной работы является разработка методов и теории калибровки инерци-
  альных блоков навигации. В статье сформулированы общие модели измерений датчиков вхо-
  дящих в состав инерциальной сборки, предложены методы калибровки параметров акселе-
  рометров и гироскопов зафиксированных относительно друг друга. Представлен метод ав-
  томатизации процесса калибровки, не требующий высокоточного оборудования. Представ-
  лены результаты применения разработанных методов для калибровки реальной инерциаль-
  ной сборки. Представлен стенд для автоматизированной калибровки.

• АЛГОРИТМ ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОРРЕКЦИИ ВИБРАЦИОННЫХ ПЛОТНОМЕРОВ

  О.В. Зацерклянный

  2021-02-13

  Аннотация ▼

  Рассматривается дополнительная температурная погрешность вибрационных
  плотномеров жидкостей и газов, а именно проблема влияния изменения температуры
  среды на частоту колебаний вибропреобразователей плотности. Описывается принцип
  действия и преимущества вибрационных плотномеров. Приводится анализ и описание су-
  ществующих алгоритмов вычисления плотности и активной термокомпенсации, а также
  их недостатки. Указывается на серьёзные ограничения температурного диапазона калиб-
  ровки существующих методов, связанные с обязательным применением дистиллированной
  воды. Опираясь на проведённое ранее моделирование вибропреобразователя и на выявлен-
  ную основную роль температурных свойств модуля упругости металла, предложен новый
  алгоритм термокомпенсации без применения жидкостей-компараторов. Приводятся пре-
  имущества нового алгоритма, связанные с использованием вакуума в качестве среды, ок-
  ружающей вибропреобразователь. В качестве основного преимущества приводится зна-
  чительное расширение калибруемого температурного диапазона. Предполагается воз-
  можность применения алгоритма для калибровки плотномеров при экстремально низких и
  высоких температурах. Приведены формулы вычисления значения периода колебаний пре-
  образователя, с учётом температурных изменений - термокомпенсированного периода.
  Описаны преимущества применения в качестве градуировочной функции полинома второго
  порядка с нулевым линейным членом. Подробно описаны методики проведения эксперимен-
  тов, виды оборудования и средств измерений. Представлены полученные эксперименталь-
  ные данные для вибропреобразователей из трёх разных металлов. Проведён анализ полу-
  ченных данных и сделан вывод о целесообразности применения предложенного алгоритма
  термокомпенсации вибропреобразователей плотности жидкостей и газов.