Алгоритмы адаптивного и интеллектуального управления группой мобильных микророботов
Диссертация
Следующие разработанные алгоритмы: генетический алгоритм распределения задач между роботами в составе МРК, обеспечивающий выбор оптимальной комбинации роботов и компонентов сборки с учетом их соответствия по количеству, типам, статусам (занятости) и степени пространственной близости роботов-претендентов к детали и месту проведения рассматриваемой операцииалгоритм адаптивного управления группой… Читать ещё >
Содержание
- 1. Анализ проблемы построения автоматизированных 14 Т микроробототехнических технологических комплексов
- 1. 1. Актуальность проблемы построения автоматизированных 14 микроробототехнических технологических комплексов
- 1. 2. Анализ принципов построения микроробототехнических 18 технологических комплексов
- 1. 3. Анализ существующих подходов к построению управляющих 31 систем микроробототехнических технологических комплексов
- 1. 4. Анализ существующих подходов к синтезу алгоритмов управления 45 мобильными микроманипуляционными роботами
- 1. 5. Цель и задачи исследования
- Выводы по главе
- 2. Разработка структуры и алгоритмов управления группой 55 микророботов
- 2. 1. Разработка обобщенной структуры системы управления группой 55 микророботов
- 2. 2. Разработка генетического алгоритма распределения задач между 64 роботами в составе МРК
- 2. 3. Разработка алгоритмов группового управления мобильными 79 роботами
- Выводы по главе
- 3. Разработка интеллектуальных алгоритмов управления микророботом
- 3. 1. Конструкция и принцип работы микроробота
- 3. 2. Разработка алгоритма управления движением мобильной 104 платформой микроробота на основе нечеткой логики
- 3. 3. Разработка алгоритмов управления мобильной платформой 120 микроробота на основе самоорганизующихся карт Кохонена
- 3. 4. Разработка комбинированных алгоритмов управления 133 микророботами
- Выводы по главе
- 4. Прикладные аспекты проектирования мироробототехнических систем
- 4. 1. Архитектура информационно-управляющей системы 140 't* микроробототехнического комплекса
- 4. 2. Разработка архитектуры программного обеспечения для 152 автоматизированной информационно-управляющей системы МРК
- 4. 3. Разработка программного обеспечения для моделирования 163 алгоритмов группового управления микророботами
- 4. 4. Экспериментальные исследования алгоритмов группового 169 движения мобильных микророботов AMIR
- 4. 5. Перспективы развития микроробототехнических комплексов 179 ^ Выводы по главе
Список литературы
- Аронов Б.С. Электромеханические преобразователи из (0 пьезоэлектрической керамики. JL: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1990.272с.
- Батищев Д.И. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач: Учеб. пособие. Нижний Новгород, 1955. — 63с.
- Бордюг Б.А. Задачи управления шагающими аппаратами. Киев: Наук, думка, 1985. — 263 с.
- Васильев В.И., Валеев С. С., Шилоносов A.A. К выбору структуры нейрорегулятора в системе управления динамическим объектом // Журнал «Нейрокомпьютеры: разработка, применение». М.: ИПРЖР, 2001, № 4−5, с. 52−60. — ISSN 0869−5 350.
- Вертю Ш., Кауфе Ф. Телеуправление роботами с помощью ЭВМ / Пер. с фр. под ред. A.C. Ющенко. М.: Мир, 1989.
- Городецкий В.И. Многоагентные системы: современное состояние исследований и перспективы // Новости искусственного интеллекта, 1996. № 1.
- Даринцев О.В., Мигранов А. Б. Виртуальная роботизированная микросборочная фабрика, алгоритмы интеллектуального планирования и управления// Научно-теоретический журнал «Искусственный интеллект» № 4 2002. -ТШ1 «Наука I Освгга», стр. 397−404.
- Даринцев О.В., Ильясов Б. Г., Мунасыпов P.A., Магнусен Б., Рембольд У., Фатиков C.B. Пьезоэлектрический мобильный микроробот. //
- Интеллектуальные автономные системы: Междунар. науч. издание. Уфа: Изд. УГАТУ, 1996, С.63−68. — ISBN 5−86 911−138−2.
- Ильясов Б.Г., Мунасыпов P.A., Даринцев О. В., Асеев В. В., Курбанов P.M., Пого Е. В. Мобильный пьезоэлектрический микроробот Патент 2 164 362 РФ МКИ3Н 01 L 41/09, Н 02 N2/00, В 25 J 7/00 Заявл.: 17.05.99 Опубл.: 20.03.01 Бюл.№ 8.
- Ильясов Б.Г., Мунасыпов P.A., Даринцев О. В., У.Рембольд Пьезоэлектрический мобильный микроробот// Интеллектуальные автономные системы: Международное научное издание, Уфа-Карлсруэ, Изд-во УГАТУ, 1996. с.63−68.
- Интеллектуальные системы управления с использованием генетических алгоритмов / Учебное пособие В. И. Васильев, Б.Г. Ильясов- Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. Уфа, 1999. — 105 с.
- Кабальнов Ю.С. Синтез законов управления группой автономных подвижных объектов с помощью принципа максимума JI.C. Понтрягина// Интеллектуальные автономные системы: Международное научное издание -Уфа: УГАТУ, 1996. с. 17−21.
- Калагин И.Н. Интеллектуальная система управления микророботом // Международная молодежная научно-техническая конференция «Интеллектуальные системы управления и обработки информации» Уфа: Изд-во УГАТУ, 2003.-с. 123.
- Калагин И.Н. Методология синтеза нечетких систем управления // Всероссийская молодежная научно-техническая конференция «Молодые ученые Волго-Уральского региона на рубеже веков»: Тезисы докладов. Уфа, изд-во БГУ, 2001.- Т. II. с 26−27.
- Калагин И.Н., Мунасыпов P.A. Синтез сложных систем управления на основе нечеткой логики // Международная молодежная научно-техническая конференция «Интеллектуальные системы управления и обработки информации» Уфа, Изд-во УГАТУ, 2001.- с. 129.
- Каляев И. А. Децентрализованная система планирования и управления коллективом транспортных роботов Кибернетика, № 4, 1985, с.93−97.
- Каляев И.А. Однородная планирующая структура коллектива транспортных роботов 30 Inter. Kolloquium 1985, Ilmenau, DDR, pp.181−184.
- Каляев И.А. Принципы коллективного принятия решения и управления при групповом взаимодействии роботов. Мобильные роботы и мехатронные системы: Материалы научной школы-конференции (Москва, 5−6 декабря 2000 г.). М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. — с.204−221.
- Каляев И.А. Система планирования и управления деятельностью коллектива транспортных роботов / Методы автоматизации проектирования, программирования и моделирования. Таганрог, ТРТИ, вып. З, 1982. с.119−123.
- Кобринский A.A., Кобринский А. Е. Манипуляционные системы роботов. М.: Наука, 1988.
- Козлов Ю.М. Адаптация и обучение в робототехнике. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990.
- Кочевых В.И., Никонов В. К. Система зрительного анализа роботизированного производства. К.: Техника, 1990. — 128 с.
- Лесков А.Г., Ющенко A.C. Моделирование и анализ робототехнических систем. М.: Машиностроение, 1992.
- Лорьер Ж.Л. Системы искусственного интеллекта: пер. с франц. -М.: Мир, 1991.-558 с.
- Макаров И.М., Рахмаинулов В. З. Групповое управление роботами-манипуляторами с распределенно-централизованной организацией обработки информации // Микропроцессорные системы управления в радиотехнике: Сб. М.: Наука, 1984.- с.35−45.
- Марданов А.З., Мунасыпов P.A. Выбор оптимального плана на основе ИИЛИ графа сборки // Вопросы управления и проектирования в информационных и кибернетических системах: Межвузовский научный сборник Уфа: Изд. УГАТУ, 1999, С.41−48. — ISBN 5−86 911−270−2.
- Накано Э. Введение в робототехнику // Пер. с яп. под ред. A.M. Филатова. М.: Мир, 1988.
- Нейрокомпьютеры и интеллектуальные роботы. / Под ред. H.H. Амосова. Киев: Наукова Думка, 1991. — 272 с.
- Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / Под ред. P.P. Ягера. М.: Наука, 1986. 312 с.
- Петров Б.Н., Бабак С. Ф., Ильясов Б. Г., Юсупов И. Ю. О структурах линейных стационарных систем. Докл. АН СССР, 1980, т.250, № 1, С. 55−58.
- Пиларовский А.Н., Чернявский А. Ф., Афанасьев Г. К. Системы технического зрения. Л.:Машиностроение, 1988. — 423 с.
- Письменный Г. В., Солнцев В. И., Воротников С. А. Системы силомоментного очувствления роботов. М.: Машиностроение, 1990.
- Пол Р. Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора: Пер. с англ. М.: Наука, 1976.
- Попов Е.П., Верещагин А. Ф., Зенкевич C.JI. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы. М.: Наука, 1978.
- Робототехника: новый этап развития / Под ред. Е. П. Попова и A.C. Ющенко. М.: Наука, 1993.
- Свечников C.B., Шквар A.M. Нейротехнические системы обработки информации. Киев: Наук, думка, 1983. 222 с.
- Системы технического зрения / Под ред. И. М. Макарова, Д. Е. Охоцимского и др. М.: Наука, 1981.
- Скухирин А.Н. Генетические алгоритмы // Новости искусственного интеллекта, 1995. № 4. — с.6−46.
- Стечкин С.Б., Субботин Ю. Н. Сплайны в вычислительной математике. М.: Наука, 1976.
- Строев В. Системы с искусственным интеллектом в сухопутных войсках // Зарубежное военное обозрение. 1997.-№ 3. — с.27−30.
- Тимофеев A.B. Адаптивные робототехнические комплексы. М.: Машиностроение, 1998. — 332 с.
- Тимофеев A.B. Роботы и искусственный интеллект. М.: Наука, 1978,192 с.
- Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика: Пер. с англ. М.: Мир, 1992. — 240 с.
- Фомин В.Н. Математическая теория обучаемых опознающих систем. Л., 1976. 236 с.
- Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с англ. под ред. В. Г. Градецкого. М.: Мир, 1989. — 624 с.
- Шихинпур М. Курс робототехники: Пер. с англ. М.: Мир, 1990.527 с.
- Юревич Е.И. Основы робототехники: Учеб. Л.: Машиностроение, 1985.
- Breguet J.-M., Renaud Ph. A 4-degrees-of-freedom Microrobot with Nanometer Resolution. Robotica (1996) vol. 14, Cambridge University Press. 1996, pp. 199−203.
- Breguet J.-M., Clavel R. New Designs for Long Range, High Resolution, Multi-Degrees-of-Freedom Piezoelectric Actuators, ACTUATOR'98, Bremen, Germany, 1998 pp. 198−201.
- Chapman, D. Planning for conjunctive goals, Artificial Intelligence, Vol.32, 1987, pp.333−377.
- Charles S. et al. Dexterity-enhanced Telerobotic Microsurgery // Proceedings of the 8th Int. Conf. on Advanced Robotics, 1997, pp. 5−10.
- Dariot P, Valleggitt R, Carrozzat M C, Montesit M C and Coccot M. Microactuators for microrobots: a critical survey. J. Micromech. Microeng. 2 (1992) -1992, pp.141−157.
- Dario P, Cairozza M C, Croce N, Montesi M C and Coeco M. Non-traditional technologie fabrication. J. Micromech. Microeng. 5 (1995) 1995, pp.6471.
- De Fazio T. and Whitney D. Simplified generation of all mechanical assembly sequences // IEEE Journal of Robotics and Automation, 1987, pp. 640−658.
- Fatikow S., Benz M.: A microrobot-based automated micromanipulation station for assembly of microsystems, Proc. of the Advanced Summer Institute (ASI ' 96), Toulouse, France, 1996.
- Fatikow S. A Microrobot System for Fine Manipulation and Micro Assembly. Robotica vol. 5 1996, pp. 345−349.
- Fatikow, S., Magnussen, B. and Rembold, U.: A Piezoelectric Mobile Robot for Handling of Microobjects. Proc. of the International Symposium on Microsystems, Intelligent Materials and Robot, Sendai, 1995, pp. 189−192.
- Fatikow S., Munassypov R.: An Intelligent Micromanipulation Cell for Industrial and Biomedical Applications Based on Piezoelectric Microrobots, in Proc. Microsystem Technologies ' 96, Berlin, pp. 826−828.
- Fatikow S., Santa K., Zollner J., Zollner R., Haag A. Flexible Piezoelectric Micromanipulation Robots for A Microassembly Desktop Station. ICAR '97, Monterey, CA. 1997, pp.241 — 246.
- Gengenbach, U. Automatic assembly of microoptical components // Proceedings of SPIE International Symposium on Intelligent Systems & Advanced Manufacturing, Boston, MA, November, 1996, pp. 141−150.
- Goldberg D.E. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning Addison-Wesley, Reading, M.A., 1989/ - 412 p.
- Green C. Theorem-proving by resolution as a basis for question-answering systems // Machine Intelligence, Vol. 4, Published by: American Elsevier, New York, NY, 1969, ch. 11, pp.183−205.
- Grossman D.D. «Traffic control of multiple robot vehicles» IEEE Journal of Robotics and Automation, Vol. 4, no. 5, pp. 1662−1667.
- Hara I., Nagata T. Robot assembly planning using contract nets // Proceedings of IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, Yokohama, July 1993, pp. 1971−1976.
- Hatamura Y. Realization of Integrated Manufacturing System for Functional Micromachines. The First International Micromachine Symposium. -1995, pp. 55−63.
- Hollstein R.B. Artificial genetic adaptation in computer control system, Ph.D. thesis University of Michigan, Ann Arbor, 1975.
- Hong D.S., Cho H.S. Optimization of Robotic Assembly Sequences Using Neural Network // Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 1993, pp. 232−239.
- Inoue T., Iwatani K., Shimoyama I., Miura H. Micromanipulation Using Magnetic Field. Proc. IEEE Int. Conference on Robotics and Automation 1995, pp. 679−684.
- Kalagin I., Hulsen H., Fatikow S. Fuzzy Logic-Based Control Algorithm for a Nanohandling Microrobot // Proceedings of the 5th International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT' 2003), 16−18 Sept. 2003,
- Ufa, USATU, 2003 -Vol.1, ISBN 5−86 911−420−9.
- Khatib O. «Real time obstacle avoidance for manipulator and mobile robots» International Journal of Robotics Research, Vol. 5, no. l, pp.90−98, Spring 1986.
- Kokkinaki A.I., Valavanis K.P. On the comparison of AI and DAI Based Planning Techniques for Automated Manufacturing Systems // Journal of Intelligent and Robotic Systems, 1995, pp. 201−245.
- Kumar S. and Dan Cho. Electrostatical lye levitated microactuators. J. Micromech. Microeng. 2 (1992) 1992, pp.96 — 103.
- Laengle Th., Lueth T.C., Rembold U. A Distributed Control Architecture for Autonomous Robot Systems: Modelling and Planning for Sensor Based Intelligent Robot Systems. World Scientific, 1995, pp. 384−402.
- Le Pape C. «A combination of centralized and distributed method for multiagent planning and scheduling» Proc. of IEEE 1990 International Conference of Robotics and Automation.
- Lee S., Shin Y.G. Assembly Coplanner: co-operative assembly planner based on subassembly extraction // Journal of Intelligent Manufacturing, 1993, pp. 183−198.
- Leung H.C. Annotated Bibliography on Computer-Aided Process Planning // Int. Journal of Advanced Manufacturing Technology, 1996, pp. 309−329.
- Lozano-Perez T. and Wesley M.A. «An algorithm for planning collisionfree paths among polyhedral obstacles» Commun. ACM, Vol. 22, pp.560−570, 1979.
- Lozano-Perez T. «Automatic planning of manipulator transfer movement» IEEE Trans, on SMC-11 N10 (October 1981).
- Luh J.V.S., Lin C.S. Approximate Joint Trajectories for Control of Industrial Robots Along Cartesian Path // IEEE Trans. Sys. Man and Cyber, SMC-14, 1984, № 3, pp. 444−450.
- Martinetz Th. Lernverfahren fur komplexe Aktorik / Robotic. In Neuro-Fuzzy, VDI Verlag, Dusseldorf, pp. 89−101, 1995.
- Mehreganyt M., Tait Yu-Chong. Surface micromachined mechanisms and micromotors. J. Micromech. Microeng. 1 (1991), UK. 1991, pp. 73−85.
- Menciassi A., Carrozza M.C., Ristori C., Tiezzi G., Dario P. A Workstation for Manipulation of Micro Objects // IEEE Int. Conference on Robotics and Automation, 1997, pp. 253−258.
- Newell A., Shaw J.C., Simon H.A. Report on a general problem-solving program. // Proceedings of Int. Conf. on Information Processing (UNESCO, Paris, 1960), pp. 256−264. Reprinted in: Computers and Automation, 1959.
- Newton D. «Simulation model calculates how many automated guided vehicles are needed» Industrial Engineering, Vol. 17, no. 2, pp.68−69, February 1985.
- Nilsson N.J. Problem solving methods in artificial intelligence. -Published by: McGraw Hill, New York, NY, 1971.102. 423. Paul R.P. Robot Manipulators: Mathematics, Programming and Control. Cambridge, Published by: Mas. MIT Press, 1981.1.
- Peirs J, Reynaerts D., Van Brussel H. Shape memory micro-mechanisms for medical applications. ICAR'97, Monterey, CA. 1997, pp.155−160.
- Rajan V.N., Nof Sh.Y. Minimal Precedence Constraints for Integrated Assembly and Execution Planning // IEEE Transactions on Robotics and Automation, 1996, Vol. 12, № 2, pp. 175−186.
- Ritter, H., T. Martinetz, K. Schulten (1992). «Neuronale Netze», Addison-Wesley, Bonn, Germany, pp. 175−236
- Rognert A, Eichert J, Munchmeyert D, Peterst R-P and Mohrt J. The ^ LIGA technique what are the new opportunities. J. Micromech. Microeng. 2 (1992) — 1992, pp.133−140.
- Sacredoti E.D. The nonlinear nature of plans // Advance papers, 4th Int. Joint Conf. Artificial Intell., Tbilisi, U.S.S.R., Sept. 1975, pp. 206−214.
- Santa K., Worn H. Intelligente Ansteuerung von Autonomen Mikrorobotern in einer Mikromanipulationsstation. Autonome Mobile Systeme.1997, pp. 199−209.
- Sato T., Kameya T., Miyuzaki H., Hatamura Y. Hand-Eye System in Nano Manipulation World. Proc. IEEE Int. Conference on Robotics and Automation, 1995, pp. 59−66.
- Seow K.T., Devanathan R. A Temporal Framework for Assembly Sequence Representation and Analysis // IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 10, № 2,1994, pp. 220−229.
- Tate A. INTERPLAN: A plan generating system, which can deal with interactions between goals, Memorandum MIP-R-109, Machine Intelligence Research Unit, Univercity of Edinburg, December 1974.
- Timofeev A.V. Intelligent Control and Operations Research for Multiagent Robot systems // Intelligent Autonomous Systems: International Scientific Issue. Ufa-Karlsruhe, Published by: USATU, 1998, pp. 119−124. — ISBN 5−86 911 220−6.
- Timofeev A.V. Neural Multi-Agent Control of Robotic System // Proc. of Inter. Conf. of Informatics and Control, St.-Petersburg, 1997, Vol.2, № 3, pp.537 542.
- Vukobratovic M., Kircansky N. Real-Time Dynamics of Manipulation Robots/ Berlin, Published by: Springer Verlag, 1984.
- Warren, D.H.D. WARPLAN: A system for generating plans, Memo № 76, Departament of Computational Logic, Univercity of Edinburg, June 1974.
- Wolter J.D. A Combinatorial Analysis of Enumerative Data Structures for Assembly Planning // Proceedings of IEEE Int. Conf. On Robotics & Automation, Sacramento, California, 1991, pp. 611−617.