ROPRM - opracowanie

5 Pages • 1,728 Words • PDF • 252.4 KB
Uploaded at 2021-09-24 14:32

This document was submitted by our user and they confirm that they have the consent to share it. Assuming that you are writer or own the copyright of this document, report to us by using this DMCA report button.


Robotyka mobilna Autonomiczny lub pół-autonomiczny robot mobilny – maszyna mobilna (jeżdżąca, krocząca itd.) z własnym źródłem zasilania, komputerem pokładowym, czujnikami stanu wewnętrznego i otoczenia. Przenosi wszystkie środki niezbędne do kontroli i ruchu. Systemy te mogą byd całkowicie autonomiczne (bez udziału człowieka) lub półautonomiczne (z pomocą operatora) System sterowania System sterowania AGV – czynności:  planowanie trajektorii – automatyczne generowanie ciągu kolejnych punktów docelowych (z uwzględnieniem przeszkód)  kontrolowanie ruchu – sterowanie uniemożliwiające kolizje pojazdów AGV Wyróżnia się sterowanie:  zcentralizowane – zajmuje się nim nadrzędny kontroler  zdecentralizowane – sterowaniem nie zajmuje się kontroler (każdy pojazd podejmuje sam decyzje co do swego ruchu) Nawigacja Główne metody nawigacji:      

kierowanie przewodowe (wire guidance) – w podłodze umieszczony jest przewód z sygnałem o dużej częstotliwości i niewielkiej wartości napięcia, a w dolnej części pojazdu sensor wykrywający ten sygnał nawigacja laserowa (laser navigation system) – zamontowany czujnik laserowy obracający się o kąt , generuje to wiązkę odbijającą się od przeszkody i wracającą do układu odbiorczego nawigacja inercyjna (interial navigation) – żyroskop określający kierunek ruchu, sterowanie odbywa się na podstawie informacji z żyroskopu oraz odometrii nawigacja magnetyczna (magnet guidance) – na powierzchni ruchu znajdują się co pewną odległośd magnesy, które są wykrywane przez czujnik w dolnej części pojazdu nawigacja transponderowa (transponder guidance) – na powierzchni ruchu są tzw. urządzenia odzewowe, z którymi komunikuje się pojazd i na ich podstawie określa swoje położenie GPS (map following) – system działający w oparciu o pomiar czasu opóźnieo sygnałów emitowanych z satelitów Wykrywanie i omijanie przeszkód

Stosowane są następujące czujniki:  czujnik indukcyjny – rejestruje zmiany parametrów magnetycznych przy zbliżaniu do obiektu (tylko metalowych)  czujnik ultradźwiękowy – nadaje sygnał ultradźwiękowy, który odbijając się od przeszkody wraca do odbiornika. Na podstawie tego wyznaczana jest odległośd (z wykorzystaniem efektu Dopplera)  czujnik laserowy – emituje wiązkę spójnego promieniowania i wychwytuje sygnał odbity od obiektu, odległośd jest wyliczana na podstawie porównania sygnału wygenerowanego z czujnika i odbitego od przeszkody  czujnik fotometryczny (transoptor refleksyjny) – para elementów: źródło promieniowania i fotodetektor, gdzie sprzężenie odbywa się przez odbicie promieniowania źródła od powierzchni wykrywanego przedmiotu  systemy telewizyjne – kamery z matrycami CCD pozwalającymi wyodrębnid poszczególne obiekty  czujniki dotyku (kontaktowe, taktylne) – czujniki zbliżeniowe niewielkiego zasięgu, wykrywają dopiero po zetknięciu się Sterowanie przez operatora Rodzaje sterowania na odległośd (gdy wymagana jest interwencja operatora, np. w przypadku kolizji):

 

ciągłe sterowanie na odległośd – sterowanie przez cały czas pracy AGV, stosowane w środowisku niebezpiecznym oraz w militarnych AGV sterowanie na żądanie – tylko w wybranych chwilach, zwykle podczas sytuacji niebezpiecznych

Najczęściej stosowane w pojazdach AGV sterowanie polega na autonomicznym wykonywaniu przez pojazd zaplanowanego zadania i przesyłaniu do kontrolera centralnego komunikatów o bezpośrednim zagrożeniu oraz aktualnym położeniu. Sterowanie pojazdem AGV w dowolnym czasie może byd przekazane operatorowi lub kontrolerowi nadrzędnemu. Sterowanie autonomiczne Problemy klasycznych metod sterowania:  problem obliczalności – istnieją w przyrodzie procesy niemodelowalne  ograniczona racjonalnośd – możliwośd utrzymania zachowania racjonalnego ograniczona ze względu na: przetwarzanie danych, ograniczone możliwości pozyskania danych o otoczeniu, ograniczoną wiedzę o postępowaniu w danej sytuacji, ograniczone możliwości realizacji komend sterowania  architektura hierarchiczna – problemy w dynamicznie zmiennym otoczeniu  sterowanie rzeczywistych obiektów – zbyt daleko idące uproszczenia w modelowaniu świata lub zaniedbywanie pozornie mało istotnych zjawisk Optymalna trasa transportowego robota mobilnego Cel: opracowanie algorytmu ustalającego optymalną trasę przejazdu platformy transportowej pomiędzy poszczególnymi stanowiskami Sposoby sterowania jednostek mobilnych stosowanych w systemach produkcyjnych:  przewody -przewody ukryte w podłodze -generator częstotliwości -anteny -układ sterowania podążający za wybranym sygnałem  lasery -skaner laserowy -lustra -układ sterowania wykorzystujący algorytm triangulacyjny  kamery -kamery -oprogramowanie przekształcające obraz z kamer na model otoczenia  odblaski -taśma ze znacznikami -źródło światła -czujnik światła -oprogramowanie podążające za odbitą wiązką światła -drogomierz  magnesy Wyznaczanie optymalnej trasy – problem komiwojażera Polega na ustaleniu trasy przejazdu między punktami po najniższym koszcie. Warunkiem jest odwiedzenie wszystkich punktów jeden raz. Metody stosowane przy rozwiązywaniu tego problemu dzielą się na dokładne i przybliżone. Z uwagi na mniejsze wymagania sprzętowe i krótszy czas obliczeo wykorzystywane są przybliżone. Metody optymalizacji trasy 

metody konstrukcyjne - polegają na równoległym tworzeniu kursów przez tak zwane włączanie dróg (np. metoda Eliminacji Największych Strat – ENS)



metody dekompozycyjne - określenie najpierw rejonów, a następnie dostaw (lub odwrotnie) (np. procedura Bazy Fikcyjnej i Wymiany Odcinków Trasy)  metody aproksymacyjne (rozszerzanie lub zawężanie zbioru rozwiązao dopuszczalnych, by ułatwid znalezienie rozwiązania optymalnego)  metody lokalnej optymalizacji (próby poprawy danego rozwiązania dopuszczalnego poprzez zmianę kolejności obsługiwania i zmianę przydziału do bazy ograniczonej liczby odbiorców)  metody podziału i ograniczeo: -algorytm Little’a-Murty-Sweeney’a-Karela Prowadzi do otrzymania drzewa podziałów. Powstaje ono poprzez kolejne podziały każdego zbioru marszrut na dwa rozłączne podzbiory, z których jeden zawiera, a drugi nie, rozpatrywany odcinek drogi. W ten sposób kolejno otrzymywane podzbiory zawierają coraz większą liczbę marszrut, a co za tym idzie w podzbiorach pozostałych do podziału jest ich coraz mniej. W ostateczności otrzymuje się marszrutę zawierającą wszystkie punkty trasy przejazdu. Ponieważ w każdym kroku należy dołączyd odcinek optymalny (o najniższym koszcie przejazdu), otrzymana marszruta również do takich należy. Poszukiwanie najlepszej ścieżki odbywa się w oparciu o macierz odległości między stanowiskami Metoda Little’a-Murty-Sweeney’a-Karela nie pozwala na rozwiązywanie zadao z ograniczeniami zasobów, tak więc żeby spełnid warunki zadania należy je uwzględnid w głównym algorytmie programu sterującego przejazdami robota. Generowanie bezkolizyjnych tras przejazdu Cel – stworzenie programu generującego, przy wykorzystaniu metody grafowej, najkrótszych i jednocześnie bezkolizyjnych ścieżek. Metody opisu sceny roboczej – podział  metody z reprezentacją graficzną  metody z reprezentacją numeryczną -model wektorowy -model rastrowy Tworzenie modelu rastrowego    

mapa otoczenia pokrycie siatką rastrów oznaczenie przeszkód binarny obraz terenu Tworzenie mapy otoczenia

  

plan laboratorium powiększenie i aproksymacja przeszkód mapa obszarów dostępnych i zabronionych Metody planowania bezkolizyjnej ścieżki

 

metoda potencjałowa (jednostka mobilna ma ten sam potencjał co zajęte rastry i przeciwny do punktu celu) metoda dyfuzyjna (punkt startu emituje energię, która jest tłumiona przez każdy z przebytych rastrów, przeszkody tłumią ją do zera)  metoda regułowa (mapa zapisana jako zbiór stanów robota, z każdym stanem jest zbiór reguł umożliwiający podjęcie odpowiedniej akcji)  metoda grafowa -wskazanie startu i celu -zapisania rastra startowego na liście zamkniętej -sprawdzenie przylegających rastrów (dostępnośd, koszt, raster nadrzędny) -obliczenie kosztu (koszt przebytej drogi, przebycia następnego rastra, przypuszczalny koszt dotarcia do celu)

-przeniesienie rastra z listy otwartej na zamkniętą -sprawdzenie kolejnych rastrów o najniższych kosztach -wyznaczenie ścieżki Modelowanie działao w sterowaniu wieloagentowym podsystemem transportowym w systemach wytwarzania Cele: 1. Zasymulowanie i zweryfikowanie działania zdecentralizowanego systemu wieloagentowego -określenie poziomu indywidualizmu oraz autonomii -określenie najefektywniejszego sposobu nawigacji przy współpracy z innymi pojazdami -określenie sposobu i poziomu współpracy agentów -określenie sposobu komunikacji między agentami -określenie odporności na zaburzenia 2. Zasymulowanie i zweryfikowanie procesu podejmowania decyzji przez operatora ludzkiego -przeanalizowanie procesu podejmowania decyzji przez operatora -przetestowanie modelu człowieka operatora -określenie skuteczności jego działania Podstawowe architektury systemów sterowania wytwarzaniem: 1. Scentralizowana – najważniejszą rolę odgrywa nadzorca (pełne możliwości decyzyjne i sterownicze) 2. Hierarchiczna – podporządkowanie i wzajemna zależnośd niższych warstw od wyższych 3. Hybrydowa – samodzielnie podejmujące decyzje obiekty jednocześnie zdolne do współdziałania z innymi obiektami 4. Rozproszona – całkowicie autonomiczne obiekty podejmujące decyzje w oparciu o wzajemną negocjację i koordynację Wymagania stawiane nowoczesnym systemom wytwarzania          

integracja przedsiębiorstwa rozproszona organizacja różnorodne otoczenie interoperacyjnośd otwarta i dynamiczna struktura kooperacja współpraca ludzi z systemem elastycznośd skalowalnośd tolerowanie uszkodzeo Nowe koncepcje systemów wytwarzania

Systemy: 1. Inspirowane biologiczne – w oparciu o wzajemną relację zwierząt tego samego gatunku w przyrodzie 2. Fraktalne – z użyciem matematycznej teorii fraktali i teorii chaosu 3. Holoniczne – wielopoziomowa hierarchia z podziałem na podsystemy podlegające dalszemu podziałowi na podsystemy niższego rzędu 4. Agentowe – współpraca między obiektami (agentami – autonomicznymi (działanie bez udziału człowieka, samodzielna kontrola działao i stanu), zdolnymi do zachowao społecznych (współpraca z innymi agentami), reaktywnośd (postrzeganie i reagowanie na zmiany w środowisku), proaktywnośd (inicjatywa w dokonaniu zmian w otaczającym środowisku)). Współistnienie agentów w grupie Typowe przykłady wzorców interakcji:  kooperacja

 

koordynacja – organizacja współpracy negocjacja – rozwiązania akceptowalne przez wszystkich w przypadku konfliktu

Poziomy w systemach wieloagentowych:  poziom współpracy (cooperation level) – współpraca w celu wykonania zadania niemożliwego do zrobienia w pojedynkę  poziom wiedzy (knowledge level) – stan wiedzy o innych agentach w teamie  poziom koordynacji (coordination level) – współpraca, uzgodnienie wzajemnego działania  poziom organizacji (organization level) – scentralizowana (występuje lider, jeden w silnie scentralizowanych, wielu w słabiej) lub zdecentralizowana (każdy równy sobie) Modele współpracy robotów:  rozproszony, nieświadomy – współpraca samoistna wymuszona przez otoczenie  rozproszony, świadomy – współpraca inicjowana i akceptowana lub odrzucana przez uczestników ale bez centralnej koordynacji  pośredni, hierarchiczny – jedne mogą wynegocjowad/wymusid współpracę, inni ślepo robią co się każe  scentralizowany – przywódca o wszystkim decyduje Procesy koordynacji:  wzajemne przystosowanie – dwóch lub więcej zgadza się dzielid zasoby  bezpośrednia kontrola – zaprzyjaźniona grupa dwóch lub więcej, gdzie jeden posiada kontrolę nad drugim  standaryzacja – nadzorca wyznacza standardowe procedury koordynacji Mechanizmy negocjacyjne:  protokoły – opis reguł i zasad współpracy, określają społeczny poziom kooperacji, ważna jest treśd, a nie forma  strategie – określające indywidualny poziom kooperacji w oparciu o indywidualne cele  umowy – podział zadao zasobów oraz umiejętności Moduły agenta mobilnego:  nadzorczy – kontrolujący wszystkie poczynania  komunikacyjny  sterujący  lokalnej bazy danych – całkowita wiedza dotycząca zachowania się Algorytm działania systemu transportowego 1. Nadzorca na podstawie informacji wejściowych generuje ciąg zadao do realizacji w najbliższym czasie 2. Wybór typu agenta mobilnego do realizacji zadania 3. Do agentów wysyłana jest oferta – transport z punktu A do punktu B 4. Pojazdy odpowiadają swoimi możliwościami – podają położenie, określają czy są zajęte czy nie 5. Nadzorca wybiera pojazd i daje szczegóły zadania 6. Pojazd planuje jak wykona zadanie – ścieżka, sterowanie napędami, nie ma tu ingerencji nadzorcy aż do awarii 7. Po zaplanowaniu ścieżki – przesłanie jej do nadzorcy 8. Pojazd rozpoczyna realizację zadana 9. W trakcie pracy pojazd może kooperowad z innymi np. w celu identyfikacji przeszkody, której nie może dokładnie określid, a jakiś inny pojazd może mied na jej temat więcej praktycznych informacji 10. Model operatora nadzoruje realizacje zadania pojedynczego pojazdu Cechy człowieka wykorzystywane w procesie produkcyjnym: uczenie się na podstawie doświadczenia, adaptacja do sytuacji, zdolnośd manipulacji, wysoko rozwinięte zmysły, nowatorskie rozwiązywanie problemów, możliwośd przewidywania zachowania, możliwośd reakcji na nieprzewidywalne zachowania Wady człowieka w procesie produkcyjnym: ograniczona możliwośd przetwarzania informacji, trudności w kontroli szybkich zmian, brak deterministycznego zachowania, wzrost popełnianych błędów w zadaniu monotonnym lub zbyt często zmienianym
ROPRM - opracowanie

Related documents

5 Pages • 1,728 Words • PDF • 252.4 KB

8 Pages • 2,711 Words • PDF • 205.5 KB

23 Pages • 5,592 Words • PDF • 1.3 MB

7 Pages • 1,315 Words • PDF • 394.2 KB

31 Pages • 12,649 Words • PDF • 822.4 KB

42 Pages • 7,472 Words • PDF • 517.3 KB

11 Pages • 3,954 Words • PDF • 1 MB

28 Pages • 8,748 Words • PDF • 493 KB

131 Pages • 92,929 Words • PDF • 3.3 MB

18 Pages • 3,635 Words • PDF • 824.7 KB

9 Pages • 2,545 Words • PDF • 178.8 KB

77 Pages • 21,664 Words • PDF • 3.1 MB