Software for the Mobile Robot Spatial Orientation System

Обеспечение ориентации мобильного робота в пространстве требует решения задачи его точного позиционирования. Для этого предлагается включение в систему управления мобильного робота дополнительного измерительного комплекса, предназначенного для определения ориентации робота в пространстве по величинам углов курса, крена и тангажа. Анализ решений позиционирования мобильного робота позволил обосновать целесообразность применения для получения навигационной информации об ориентации мобильного робота в пространстве инерциальных навигационных систем, построенных на основе микроэлектромеханических датчиков. Ключевым элементом разработанной функциональной схемы системы управления мобильного робота является программное обеспечение системы пространственной ориентации мобильного робота. Программное обеспечение реализует отдельные участки кода, обеспечивающие определение ориентации в пространстве с помощью инерциальных датчиков параллельно основному алгоритму работы мобильного робота. Результатом работы разработанного программного обеспечения является строка, содержащая актуальную информацию о трех углах ориентации робота: строка отправляется на сервер для формирования управляющих воздействий по коррекции пространственной ориентации мобильного робота. Для повышения точности определения ориентации робота в пространстве на основании величин углов курса, крена и тангажа разработанное программное обеспечение обеспечивает устранение систематической погрешности микроэлектромеханических датчиков и корректировку показаний магнитометра с учетом смещения магнитного поля по трем его осям. Разработанное программное обеспечение системы пространственной ориентации мобильного робота обеспечило существенное повышение точности позиционирования мобильного робота, предназначенного для применения в помещении площадью от 30 до 200 м2 с известной планировкой и априорно заданной точкой старта.

Ключевые слова

мобильный робот; система ориентации робота; пространственная ориентация робота; навигация робота; инерциальная навигационная система; микроэлектромеханический датчик.

Литература

1. Tzafestas S.G. Introduction to Mobile Robot Control. London, Elsevier, 2014.
2. Larkin E., Akimenko T., Bogomolov A., Krestovnikov K. Mathematical Model for Evaluating Fault Tolerance of On-Board Equipment of Mobile Robot. Proceedings of 15th International Conference on Electromechanics and Robotics ''Zavalishin's Readings'', Ufa, 2020, pp. 383-393. DOI: 10.1007/978-981-15-5580-0_31
3. Kolpashchikov D., Danilov V., Laptev N., Skirnevskiy I., Manakov R., Gerget O., Meshcheryakov R. Inverse Kinematics for Steerable Concentric Continuum Robots. Smart Innovation, Systems and Technologies, 2020, vol. 154, pp. 89-100. DOI: 10.1007/978-981-13-9267-2_8
4. Larkin E., Bogomolov A., Feofilov S. Stability of Digital Feedback Control Systems. Proceedings of 15th International Conference on Electromechanics and Robotics ''Zavalishin's Readings'', St. Petersburg, 2018, no. 161, article ID: 02004, 5 p. DOI: 10.1051/matecconf/201816102004
5. Larkin E., Bogomolov A., Privalov A. Discrete Model of Mobile Robot Assemble Fault-Tolerance. Interactive Collaborative Robotics, 2019, vol. 2019, pp. 204-215. DOI: 10.1007/978-3-030-26118-4_20
6. Astrum J., Wittenmark B. Computer Controlled Systems: Theory and Design. Tsinghua, Prentice Hall, 2002.
7. Larkin E., Bogomolov A., Gorbachev D., Privalov A. About Approach of the Transactions Flow to Poisson One in Robot Control Systems. Interactive Collaborative Robotics, 2017, vol. 2017, pp. 113-122. DOI: 10.1007/978-3-319-66471-2_13
8. Rousand M. Reliability of Safety-Critical Systems: Theory and Applications, New York, John Wiley and Sons, 2014.
9. Larkin E.V., Bogomolov A.V., Privalov A.N., Dobrovolsky N.N. Relay Races Along a Pair of Selectable Routes. Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modelling, Programming and Computer Software, 2018, vol. 11, no. 1, pp. 15-26. DOI: 10.14529/mmp180102
10. Larkin E., Bogomolov A., Privalov A. Data Buffering in Information-Measuring System. 2nd International Ural Conference on Measurements, Chelyabinsk, 2017, pp. 118-123. DOI: 10.1109/URALCON.2017.8120697
11. O'Conner P., Kleyner A. Practical Reliability Engineering, New York, John Wiley and Sons, 2012.