диплом записка 0

  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
 10
 11
 12
 13
 14
 15
 16
 17
 18
 19
 20
 21
 22
 23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 55
 56
 57
 58
 59
 60
 61
 62
 63
 64
 65
 66
 67
 68
 69
 70
 71
 72
 73
 74
 75
 76
 77
 78
 79
 80
 81
 82
 83
 84
 85
 86
 87
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{setspace}
\usepackage{ucs}
\usepackage[utf8x]{inputenc} % Включаем поддержку UTF8
\usepackage[russian]{babel} % Включаем пакет для поддержки русского языка
\usepackage[left=2cm,right=2cm,top=2cm,bottom=2cm,bindingoffset=0cm]{geometry}
\usepackage[pdftex]{graphicx, color}
\usepackage{subfigure}
\usepackage{color}
\usepackage{listings}
\usepackage[nooneline]{caption} \captionsetup[table]{justification=raggedleft} \captionsetup[figure]{justification=centering,labelsep=endash}
\renewcommand{\baselinestretch}{1.5}
\lstset{inputencoding=utf8x, extendedchars=false, keepspaces = true,
language=c}
\renewcommand{\lstlistingname}{Листинг}
\begin{document} % начало документа
\setcounter{tocdepth}{4} % chapter, section, subsection, subsubsection и paragraph
\graphicspath{{CourseProject/Chapter1/}, {CourseProject/Chapter2/}, {CourseProject/Chapter3/}, {CourseProject/Chapter4/}, {CourseProject/Chapter5/}}
\DeclareGraphicsExtensions{.png,.pdf,.jpg,.mps}
\renewcommand{\contentsname}{\centering Содержание}
\parindent = 0.7cm
\begin{titlepage} % начало титульной страницы
\begin{center} % включить выравнивание по центру
\textit {Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования}\\[1.0cm]
\huge«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»\\
\Large {(МГТУ им. Н.Э. Баумана)}\\[0.2cm]
\rule[+3mm]{7.5cm}{0.80mm}
\end{center}
\begin{flushleft} % выровнять содержимое по левому краю
\begin{tabbing}
MMMMММММMМ \= \kill
\large{ФАКУЛЬТЕТ} \> \large{\textit{ИНФОРМАТИКА И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ}} \\
\large{КАФЕДРА} \> \large{\textit{ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА}} \\
\> \large{\textit{И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ}}
\\[0.2cm]
\end{tabbing}
\end{flushleft}
\begin{center}
\Huge{РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА}\\
к дипломному проекту на тему:\\
Разработка системы нейроуправления четырёхзвенным роботом\\[0.1cm]
\begin{tabbing}
MMMMММММMMMMMMMMMM \= \kill
\Large{Студент} \> \Large{\textit{С. А. Сорокина}} \\
\Large{Руководитель дипломного проекта} \> \Large{\textit{Ю. Т. Каганов}}\\[0cm]
\end{tabbing}
\largeМосква 2013
\end{center}
\thispagestyle{empty} % не нумеровать страницу
\end{titlepage} % конец титульной страницы
\renewcommand{\abstractname}{\Huge{Аннотация\\[1.5cm]}}
\begin{abstract}
Целью данного дипломного проекта является разработка системы нейроуправления четырёхзвенным последовательным манипулятором типа PUMA-560, на конце которого находится захватный орган. В работе приведена базовая информация о манипуляторах, способах управления роботами, нейронных сетях. Для реализации управления построена математическая модель кинематики четырёхзвенного робота. Нахождение управляющих параметров осуществляется путём решения обратной задачи кинематики манипулятора с помощью нейронных сетей. Чтобы проверить точность результата, решается также прямая задача, позволяющая при заданных управляющих параметрах узнать реальные значения координат захватного органа. Эти значения являются эталонными, с ними сравниваются значения, полученные с помощью нейронной сети. Для демонстрации работы системы нейроуправления визуализировано движение робота согласно заданным математической моделью кинематическим законам.
\end{abstract}
\clearpage
\tableofcontents %Содержание
\newpage
\part*{\large \centering ВВЕДЕНИЕ}
\addcontentsline{toc}{part}{ВВЕДЕНИЕ}
\hspace{\parindent}В настоящий момент робототехника является неотъемлемой частью производственной и исследовательской деятельности человека во всевозможных областях. Одним из наиболее широко используемых классов робототехнических устройств являются манипуляционные роботы, которые стали важным средством комплексной автоматизации промышленного производства. Манипуляционный робот -- это машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления.
В общем случае существует несколько типов управления робототехнической системой, и для каждого типа задача управления манипулятором решается по-своему. В данной работе будет рассмотрена программная система управления. При такой системе робот функционирует по заранее заданной программе
\\\indent В настоящее время существует несколько различных подходов к решению данной задачи.
По типу управления робототехнические системы подразделяются на биотехнические, автоматические и интерактивные. В данной работе будет рассмотрена автоматическая система управления. Чтобы робот эффективно выполнял необходимые технологические операции, нужно решить задачу управления манипулятором.
\\\indent В настоящее время существует несколько различных подходов к решению данной задачи.
\newpage
\section[Определения и обозначения]{\large \centering Определения и обозначения}
\hspace{\parindent}Манипулятор -- это разомкнутая механическая цепь, состоящая из твёрдых тел, последовательно соединённых между собой посредством шарниров. При этом каждое из составляющих манипулятор твёрдых тел называется звеном, а два связанных шарниром звена -- кинематической парой (ссылка на Ющенко). Один из концов манипулятора называется основанием, другой, на конце которого захватное устройство -- схватом (вставить картинок про манипуляторы из Ющенко или нет).
про степени свободы
про манипуляторы: параллельные и последовательные манипуляторы, звенья, степени свободы, кинематическая цепь
про кинематику: прямая и обратная задачи кинематики,
про математическую модель: денавит хартенберг
про нейроуправление в общем и нейронную сеть в частности: как нейронная сеть позволяет управлять роботом?
надо ли рассматривать альтернативные подходы к управлению?
Методы нейроуправления
как создать нейронную сеть?
алгоритм обратного распространения?\cite{template}.
\clearpage
\newpage
\section[Обзор литературы]{\large \centering Обзор литературы}
\hspace{\parindent}
\subsection[Существующие методы управления]{\large Методы нейроуправления}
\hspace{\parindent}
частью чего является решение обратной кинематической задачи?
\subsection[Система координат Данавита-Хартенберга]{\large Система координат Данавита-Хартенберга}
\hspace{\parindent}Для описания вращательных и поступательных связей между соседними звеньями Денавит и Хартенберг предложили матричный метод последовательного построения систем координат, связанных с каждым звеном кинематической цепи. Смысл представления Денавита–Хартенберга (ДХ-представление) состоит в формировании однородной матрицы преобразования, имеющей размерность 4×4 и описывающей положение системы координат каждого звена относительно системы координат предыдущего звена. Это дает возможность последовательно преобразовать координаты схвата манипулятора из системы отсчета, связанной с последним звеном, в базовую систему отсчета, являющейся инерциальной системой координат для рассматриваемой динамической системы.
\subsection[Методы нейроуправления]{\large Методы нейроуправления}
\hspace{\parindent}
\clearpage
\newpage
\section[Построение математической модели кинематики манипулятора]{\large \centering Построение математической модели кинематики манипулятора}
\hspace{\parindent}
Предметом кинематики манипулятора является аналитическое описание геометрии движения манипулятора относительно некоторой заданной абсолютной системы координат без учёта сил и моментов, порождающих это движение. Таким образом, задачей кинематики является аналитическое описание пространственного расположения манипулятора в зависимости от времени и, в частности, установление связи между значениями присоединённых координат манипулятора и положением и ориентацией его схвата в декартовом пространстве.
Механический манипулятор можно рассматривать как разомкнутую цепь, которая состоит из нескольких твёрдых звеньев, последовательно соединенных вращательными или поступательными сочленениями, приводимых в движение силовыми приводами.
Основные задачи кинематики манипулятора:
1. Для конкретного манипулятора по известному вектору присоединённых углов (обобщённых координат q(t)=(q1(t),q2(t),...,qn(t))g) и заданным геометрическим параметром звеньев (n — число степеней свободы) определить положение и ориентацию схвата манипулятора относительно абсолютной системы координат.
2. При известных геометрических параметрах звеньев найти все возможные векторы присоединённых переменных манипулятора, обеспечивающие заданное положение и ориентацию схвата относительно абсолютной систем координат.
Первую из этих задач принято называть прямой, а вторую — обратной задачей кинематики манипулятора.
Для описания взаимного пространственного положения двух смежных звеньев используют однородную матрицу преобразования размерностью 4´4.
Умение решать обратную задачу о положении чрезвычайно важно для управления манипулятором. Если программное движение задано в виде траектории его схвата, то для управления сочленениями необходимо обеспечит такие законы изменения координат, чтобы в каждый момент времени в режиме on-line схват находился на заданной траектории. Однако не существует общего метода решения этой задачи в явном виде.
\clearpage
\newpage
\section[Решение обратной задачи кинематики манипулятора]{\large \centering Решение обратной задачи кинематики манипулятора}
\hspace{\parindent} В робототехнике, есть две основные задачи кинематики:
прямая и обратная.
Рассмотрим эти задачи на стандартном примере манипулятора.
Прямая задача — это вычисление положения (X, Y, Z) рабочего органа манипулятора по его кинематической схеме и заданной ориентации (A1, A2… An) его звеньев (n — число степеней свободы манипулятора, A — углы поворота).
Обратная задача — это вычисление углов (A1, A2… An) по заданному положению (X, Y, Z) рабочего органа и опять же известной схеме его кинематики.
Т.о., решение прямой задачи говорит — где будет находиться рабочий орган манипулятора, при заданных углах его суставов, а обратная задача, наоборот, говорит: как нужно «вывернуться» манипулятору, чтобы его рабочий орган оказался в заданном положении.
Очевидно, что более распространённой и важной является именно обратная задача кинематики.
Но нужно иметь в виду, что эта задача редко может быть решена однозначно.
Дело в том, что хотя для углов (A1, A2, ..., An) всегда существует ЕДИНСТВЕННОЕ положение (X, Y, Z) рабочего органа, но не факт, что для положения (X, Y, Z) отыщется такая же единственная комбинация углов (A1, A2, ..., An).
Скорее всего, достичь заданного положения (X, Y, Z) возможно и при другой комбинации углов (A1', A2', ..., An').
При решении обратной задачи аналитически, эта неоднозначность проявляется в явном виде (например, через квадратные корни).
\subsection[Решение обратной задачи кинематики манипулятора]{\large Решение обратной задачи кинематики манипулятора}
\hspace{\parindent}
написать из Ющенко про решение ручками в плане посчитать
\subsection[Визуализация]{\large Визуализация}
\hspace{\parindent}
\clearpage
\newpage
\section[Оценка точности реализованного решения]{\large \centering Оценка точности реализованного решения}
\hspace{\parindent}Тестирование качества обучения нейросети
\subsection[Решение прямой задачи кинематики манипулятора]{\large Решение прямой задачи кинематики манипулятора}
\hspace{\parindent}
\subsection[Сравнение результатов]{\large Сравнение результатов}
\hspace{\parindent}
\newpage\newpage
\part*{\large \centering ЗАКЛЮЧЕНИЕ}
\addcontentsline{toc}{part}{ЗАКЛЮЧЕНИЕ}
В данной курсовой работе были рассмотрены основные подходы к использованию метапрограммирования шаблонов. С использованием данных подходов была создана библиотека, генерирующая по заданной грамматике синтаксический LALR(1) анализатор, а также EDSL этой библиотеки для задания самой грамматики. Также была проведена сравнительная характеристика в плане выразительных возможностей на примере простого языка реализованной библиотеки и генератора синтаксических анализаторов Bison.
\clearpage
\newpage
\bibliographystyle{utf8gost705u} %% стилевой файл для оформления по ГОСТу
\begin{flushleft}
\bibliography{biblio} %% имя библиографической базы (bib-файла)
\end{flushleft}
\end{document} % конец документа