Интеллектуальная система компьютерной симуляции промышленных роботов сферической компоновки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Тотухов, Константин Евгеньевич

• Тотухов, Константин Евгеньевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Тотухов, Константин Евгеньевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИМУЛЯЦИИ

1.1 Обоснование целесообразности использования компьютерных симуляторов в робототехнике

1.2 Обзор особенностей существующих программных систем симуляции роботов

1.3 Обзор исследований эффективности симуляторов робототехники

1.4 Формальное представление механических манипуляционных систем ПР

1.5 Выводы

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ, СТРУКТУРА И МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО СИМУЛЯТОРА ПР

2.1 Структурно-функциональное описание симулятора ПР сферической компоновки

2.2 Интеллектуальная корректировка результатов симуляции посредством экспертной системы

2.2.1 Продукционная модель с фактами двух типов

2.2.2 Механизм логического вывода и рабочая память

2.2.3 Генератор первичных фактов

2.2.4 Общая структура системы интеллектуальной симуляции ПР

2.3 Методика разработки симулятора, накопления знаний и обучения ЭС

2.4 Выводы

3 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ

3.1 Разработка и программная реализация объектно-ориентированной структуры симулятора ПР сферической компоновки

3.2 Алгоритмизация и программная реализация рабочей памяти и генератора первичных фактов ЭС

3.3 Алгоритмизация и программная реализация обработчика БЗ

3.4 Алгоритмизация и программная реализация МЛВ

3.5 Общий алгоритм интеллектуальной системы и программная реализация

3.6 Выводы

4 ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА, НАКОПЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ, ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ

4.1 Определение условий и построение модели объекта эксперимента

4.2 Определение пределов погрешностей и расчет требуемого количества опытов

4.3 Накопление экспериментальных данных и извлечение знаний

4.4 Оценка эффективности интеллектуального симулятора

4.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программный код интеллектуального симулятора

(С#)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. База знаний ЭС корректировки отклонений симуляции (XML)

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акт об использовании результатов исследования

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Диплом конкурса INNOTECH 2012

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Свидетельство о гос .регистрации программы для ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интеллектуальная система компьютерной симуляции промышленных роботов сферической компоновки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В современной промышленности робототехника нашла широкое применение как эффективное средство автоматизации производства, замены человеческого труда в трудных или опасных условиях. Промышленные роботы (ПР) используются для решения массы самых разнообразных технологических и производственных задач. Данные задачи всегда предъявляют к ПР строгие требования по целому ряду критериев: по точности позиционирования, по точности измерений положения, по точности и скорости обрабатывания и выполнения управляющих команд, по количеству степеней свободы и подвижности звеньев. В связи с этим, разработка как самого манипулятора ПР, так и программ управления им представляет сложную задачу, предполагающую многоэтапное решение.

В современных подходах к проектированию, конструированию и программированию сложных технических систем широко применяются средства компьютеризированной поддержки разработчика, например такие, как -САЭ/-САМ/-САЕ обеспечение. Эти подходы распространяются и на создание ПР, в том числе в виде разработки и применения компьютерной симуляции робототехнических систем. Данный метод даёт возможность разработать и отладить как сам манипулятор, так и его систему управления, с использованием специализированного программного обеспечения, получившего название компьютерного симулятора. Таким образом, становится возможным провести отладку, испытание, тестирование механических, электрических и управляющих систем манипулятора в виртуальной среде ПК, что, очевидно, позволяет достичь ощутимой экономии временных и материальных ресурсов в процессе разработки.

Степень разработанности. С точки зрения достигнутых в области симуляции промышленных роботов результатов, компьютерный симулятор робототехнической системы представляет собой совокупность преимущественно программных средств и компонентов, которые, функционируя слаженно, способны обеспечивать имитацию активности манипулятора, оперирующего под

управлением пользовательской программы. Для решения данных задач симулятор опирается, с одной стороны, на математический аппарат анализа робототехнических систем, а с другой, на применяемые в современных автоматизированных системах средства программного управления.

Конечным результатом компьютерной симуляции ПР является совокупность массивов числовых данных, характеризующих функционирование робота в процессе имитации. Так или иначе, на сегодняшнем уровне развития, симуляция пока ещё не может полностью заменить реальный эксперимент при разработки ПР, в виду, с одной стороны, сложности симуляции определённых закономерностей, прежде всего, динамики манипулятора, а с другой, невозможности формализовать разного рода характерные возмущения, воздействующие на ПР. В связи с этим, так или иначе, результаты симуляции всегда будут отличаться от реальных данных на размер погрешности некоторой величины. По этой причине, представляется целесообразной разработка усовершенствованного подхода, позволяющего совмещать симуляцию ПР с обработкой экспериментальных данных таким образом, чтобы данные реального эксперимента впоследствии накапливались, позволяя повышать точность симулятора, его способность определять диапазон погрешности собственных вычислений. Представляется, что системы искусственного интеллекта символьного типа, такие, как экспертные системы, способы обеспечить эффективное решение данной задачи.

Объектом исследования является: Интеллектуальная система компьютерной симуляции промышленных роботов с функцией корректировки результатов вычислений на величины диапазонов отклонений.

Предметом исследования является: Метод интеллектуальной симуляции промышленных роботов, позволяющий корректировать вычисления на диапазон отклонения, получаемый посредством накопленных экспериментальных данных в виде правил экспертной системы.

Цель исследования: Разработка структуры и методики создания и обучения интеллектуального симулятора ПР со встроенной функцией корректировки отклонений симуляции на основе экспертной системы (ЭС).

Задачи исследования:

- исследование существующих подходов в построении симуляторов ПР, оценка достоинств и недостатков, выявление принципиальных проблем;

- анализ структуры симулятора ПР, поиск способов усовершенствования конфигурации существующих и интеграции новых функциональных блоков;

- исследование возможности применения знаниевых интеллектуальных (экспертных) систем (ЭС) для решения проблем симуляции;

- разработка оригинальной структуры интеллектуальной системы симуляции ПР сферической компоновки с функцией корректировки погрешностей;

- разработка методики построения интеллектуального симулятора ПР, накопления экспериментальных данных и обучения ЭС;

Методы исследования: Системный анализ, методы искусственного интеллекта (инженерия знаний, разработка экспертных систем), математическое моделирование, матричные преобразования (механика манипуляторов), математическая логика, теория множеств, теория алгоритмов, теория графов.

Научная новизна:

- разработана структура и функционал универсального блока (подсистемы), моделирующего звено манипулятора на основе сигналов управления, аналитических зависимостей и состояний других звеньев. Разработана структурно-функциональная схема системы симулятора ПР сферической компоновки на основе блоков, моделирующих отдельные звенья;

- предложен способ решения проблемы рассогласования симуляции и реальных данных путём разработки и внедрения в симулятор экспертной системы (ЭС) корректировки отклонений. Разработана структура интеллектуальной системы симуляции ПР сферической компоновки с функцией корректировки

отклонений посредством встроенной ЭС, накапливающей знания на основе экспериментальных данных;

-сформулирован соответствующий для данной ЭС общий вид продукционного правила, позволяющий установить связь параметров реального ПР с характерными для него диапазонами погрешностей;

-разработана методика построения интеллектуального симулятора ПР, накопления и обработки экспериментальных данных, извлечения знаний о погрешностях и обучения ЭС;

- разработано функциональное, алгоритмическое и объектно-ориентированное описание системы симуляции ПР со встроенной ЭС корректировки отклонений.

Теоретическая н практическая значимость:

Теоретические положения представляют собой достаточно универсальную базу, способную обеспечить интеграцию процессов компьютерной симуляции и интеллектуальной обработки данных посредством систем, основанных на знаниях. Предложенный метод позволяет достичь интеллектуализации процесса симуляции ПР путём корректировки результатов с учётом диапазонов погрешностей, полученных ранее с помощью реального эксперимента или из исследований схожего характера.

Результаты, изложенные в диссертационной работе, могут быть использованы для повышения эффективности решения таких задач робототехники как разработка, испытание, отладка ПР и систем управления манипуляторами.

Практическую значимость имеют следующие положения:

разработана и реализована программно объектно-ориентированная модель симуляции ПР сферической компоновки;

разработаны и реализованы программно алгоритмы экспертной системы (базы знаний, механизма вывода, рабочей памяти) корректировки погрешностей симуляции ПР;

разработан и применён способ хранения БЗ ЭС корректировки погрешностей симуляции на жёстком диске в виде документов XML;

получены и обобщены экспериментальные данные опытов на реальном ПР сферической компоновки, извлечены знания для ЭС в форме продукционных правил, произведено обучение ЭС;

произведена опытная оценка эффективности разработанного метода. Достигнуто повышение эффективности на 40-60% выше требуемой.

Разработанное математическое, алгоритмическое и программное обеспечение может быть использовано:

- в системах подготовки роботизированных производств;

- в системах разработки и проектирования промышленных роботов;

- в процессе разработки, испытания и тестирования программ управления

промышленной робототехникой;

- как средство интеллектуализации процессов внедрения и использования

промышленных роботов;

- с целью интеллектуализации обслуживания промышленной

робототехники.

Выносимые на защиту положения:

- методика построения симулятора ПР на основе функциональных блоков, моделирующих звенья манипулятора;

- структура интеллектуальной системы компьютерной симуляции ПР сферической компоновки с функцией корректировки погрешностей;

- методика построения интеллектуальной системы компьютерной симуляции ПР, накопления экспериментальных данных, извлечения знаний и обучения ЭС; i

- формула продукционного правила, связывающего характеристики ПР, его состояние с диапазоном отклонений;

- функциональное и алгоритмическое обеспечение интеллектуальной системы симуляции ПР с функцией корректировки отклонений.

Степень достоверности и апробация результатов.

Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях:

- «Наука и современность — 2010»: VI международная научно-практическая конференция, Новосибирск, 2010 г.

- «Перспективы развития информационных технологий»: III международная научно-практическая конференция, Новосибирск, 2011 г.

- «Технические и технологические системы ТТС-11»: III международная научная конференция, Краснодар, 2011 г.

«Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы» : II Межвузовская научно-практическая конференция, Краснодар, 2012 г.

- «Инноватика-2011»: VII Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных с элементами научной школы, Томск, 2011 г.

- Инновационные процессы в высшей школе: XVIII Всероссийская научно-практическая конференция, Краснодар, 2012 г.

- III Международная научно-практическая конференция «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского». / «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», Краснодар, 2013 г.

- III международная научно-практическая конференция молодых ученых, посвященная 52-ой годовщине полета Ю. А. Гагарина в космос / «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», Краснодар, 2013 г.

- «Инновационные процессы в высшей школе» // XIX Всероссийская научно-практическая конференция, Краснодар, 2013 г.

- «Будущее машиностроения России» // Шестая всерос. конф. молодых учёных и специалистов / Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, Москва, 2013 г.

«Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы» : III международная научно-практическая конференция, Краснодар, 2014 г.

Результаты диссертационного исследования были использованы ЗАО Станкозавод «СЕДИН» (г. Краснодар), что подтверждается соответствующим актом. Отражено в приложении В.

Исследования были отмечены третьим призовым местом на II конкурсе молодёжных научных и инновационных проектов «InnoTech 2012», прошедшем в ФГБОУ ВПО «КубГТУ». Отражено в приложении Г.

Данная работа частично выполнялась в рамках хоздоговорной НИР №8.47.06.01-12 "Разработка мультивариантной системы анализа и обработки временных рядов" с ООО "ИТ ФКС Лидер" (г. Краснодар).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 20 печатных и сетевых работах, из них 7 статей в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК при Минобрнауки РФ, 2 монографии и 1 свидетельство о регистрации программ для ЭВМ.

Личный вклад автора. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Все представленные в диссертации результаты получены лично автором.

В настоящем диссертационном исследовании автором разработана структура интеллектуальной системы симуляции ПР с функцией корректировки отклонений, методика построения данной системы, накопления знаний и обучения встроенной ЭС. Таким образом, результатом диссертации стала оригинальная концепция симулятора ПР, оснащённого встроенной интеллектуальной подсистемой оценки точности вычислений.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений и библиографии. Общий объём диссертации 175 страниц машинописного текста, включая 62 рисунка, 5 таблиц и 5 приложений. Библиография включает 101 наименование на 11 страницах.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИМУЛЯЦИИ

1.1 Обоснование целесообразности использования компьютерных

снмуляторов в робототехнике

Современную компьютерную технику можно использовать как средство проектирования, имитации и испытания промышленных и технических систем [33, 39, 95, 96]. Этот подход стал возможен вследствие стремительного роста производительности всех выпускаемых компьютерных систем, вплоть до настольных ПК.

Примерами такого подхода могут послужить многочисленные программные комплексы симуляции технических систем. Самым крупным и известным комплексом такого типа является пакет Simulink для имитации технических систем, входящий в состав программного продукта Matlab от Mathworks. Этот пакет обладает обширной библиотекой разнообразных технических средств и устройств, большинство из которых доступно для испытания на персональном компьютере. Пакет даёт незаменимую порой возможность собрать, настроить, запустить и испытать техническую систему практически любой сложности [97].

Другим примером выступает пакет SolidWorks Simulation, универсальный инструмент для прочностного анализа конструкций методом конечных элементов. В нём, для решения задач симуляции, обеспечивается полноценный статический анализ, как детали, так и сборки с использованием конечных элементов твердого тела, поверхностей и балок. Реализованы разнообразные контактные условия и всевозможные виртуальные соединители [98].

Одним из «старожилов» программ компьютерной симуляции технических систем, является, насчитывающий свою историю ещё с 1986-го года (первая версия была выпущена для компьютера Apple), пакет LabView. Это среда графического программирования, которую используют технические специалисты, инженеры, преподаватели и ученые по всему миру для быстрого создания

комплексных приложений в задачах измерения, тестирования, управления, автоматизации научного эксперимента и образования [86].

Другим примером использования данного подхода является отладка и тестирование управляющих программ для промышленного оборудования и технических систем. Программирование устройств такого типа несколько отличается от стандартных приёмов написания программ для персональных компьютеров. Языки программирования применяются специфические, допускающие использование различных стандартов (таких как общий для ПЛК стандарт IEC 61131-3 или унифицированный код G-Code (ISO 7-bit) для устройств ЧПУ). Управление подобными системами возможно только при соблюдении условия реального времени [8, 12, 29, 58]. И здесь, компьютерные средства способны предложить возможности для имитации самих технических систем, устройств управления ими и встроенных языков программирования. Создаваемые с этой целью программные комплексы, способные имитировать поведение технических систем, в том числе, обладающих программным управлением, получили название «Компьютерные симуляторы».

Наиболее близким синонимом «Симуляции», выражающим смысл и содержание термина, является слово «Имитация». Симуляцию не следует путать с моделированием. Хотя, содержимое этих двух терминов имеет довольно много сходств, и в целом, термины сродни друг другу, между ними есть принципиальное различие. Моделирование представляет собой совокупность алгоритмов и выражений, призванных описать поведение моделируемой системы. Симуляция ставит целью запуск и выполнение компьютерной программы, содержащей все эти алгоритмы и выражения. То есть, симуляция использует полученные при моделировании алгоритмы и выражения с целью имитации системы, её свойств и поведения при различных параметрах среды. Можно сказать, что моделирование даёт представление (как правило, в уменьшенном масштабе) какой-либо системы или конструкции. Модель позволяет пользователю предсказать, как изменения в этой системе отразятся на других её частях. При

симуляции совершается оперирование моделью с целью оценки функционирования системы при необходимых условиях [94].

Симулятор — имитатор, механический или компьютерный, воссоздающий управление каким-либо процессом, аппаратом или техническим средством. В данном случае - робототехнической системой. Возможно другое определение термина. Симуляторы — программные и аппаратные средства, создающие впечатление действительности, отображая часть реальных явлений и свойств в виртуальной среде.

Также, определение данному термину даёт «Краткая энциклопедия робототехники» [75]. «Симуляция - использование компьютеров для имитации реально существующих ситуаций. Одни симуляторы используются для обучения и тренировки в управлении машинами. Другие являются программами, которые предсказывают (или предпринимают попытку предсказать) события реального мира». В данном контексте, приемлемо подразумевать предсказание поведения реального ПР под управлением определённого программного кода, загруженного вПЛК.

Процесс симуляции сопровождается отображением реального объекта (системы) в имитатор, который выполняется, изменяя свое состояние с течением времени, причём время необратимо, оно не замедляется и не ускоряется. Состояние системы определяется состоянием её элементов, а каждый элемент обладает набором свойств (характеристик).

Прежде всего, необходимо определить, что следует понимать под термином «время» в симуляции. В [74] и других работах, в которых описываются принципы построения систем симуляции [5, 85], различают: физическое время (physical), время симуляции (simulation time) и процессорное (wallclock time) время. Рассмотрим более подробно все эти разновидности:

- физическое время Тр - это время, которое используется в реальной (физической) системе, которая симулируется;

- время симуляции Ts - абстракция, используемая в симуляции для имитации физического времени. Определение дано ниже;

- процессорное время - время работы симулятора на компьютере. Например, работа некоторого физического процесса длится несколько суток, а процесс симуляции на компьютере можно выполнить за 30 минут. Последнее в данном случае и является значением процессорного времени.

Определение: Время симуляции - это линейно-упорядоченное множество значений Т5 = {^л, ^.¡+1,..., 1:5.п}, где каждый элемент отражает

определённый момент времени имитируемой физической системы. Таким образом, для любых двух значений времени симуляции 1:3л, представляющем момент физического времени 1:рл, и Хз2, представляющем 1:р.2, если ^л < то считается, что 1:рл возникло раньше, чем 1Р.2, а (^л - = 0Рл - 1р.2) ■ к, где к - некая константа.

Линейная зависимость между интервалами времени симуляции и интервалами физического времени позволяет быть уверенными, что отрезки времени симуляции имеют подходящее соответствие отрезкам физического времени.

Следующая функция (1.1) устанавливает зависимость между временем симуляции Т5 и процессорным временем Т№.

Т5 = = Т5Нач. + ■ (^ - Т^ач.) (1-1)

где Т№ - значение процессорного времени; Т5нач. - время симуляции, с которого симуляция начинается; ТиНач.— процессорное время, с которого симуляция начинается; к5УУ - фактор масштаба времени.

При к5№ = 2 симуляция протекает вдвое быстрее по сравнению с процессорным временем.

Также, следует дать определение непосредственно симуляторам робототехники. Робототехнический симулятор - средство создания и испытания прикладных программ для робота, не прибегающее к использованию реальной машины, и этим позволяющее экономить материальные и временные ресурсы [91].

Основным объектом, которым оперирует робототехнический симулятор, является виртуальный робот. Виртуальный робот — это имитатор реального робота, воссоздаваемый в виртуальной среде, представленный в виде пространственной модели [60, 72, 96]. В составе симулятора виртуальный робот допустимо называть просто роботом.

Зачастую, не представляется возможным использовать реальные производственные системы для проверки новых, требующих испытания, технологий. В таком случае, использование офф-лайн программирования и симуляции окружающей среды может быть весьма полезным для разработки и, в особенности, для оптимизации промышленных систем. В качестве примера, можно привести систему промышленной зачистки стекла, реализованную в виде симуляции в виртуальной среде [53, 88]. Система была реализована с помощью графического инструмента RobotStudio 5 от ABB Robotics, а трёхмерные изображения некоторых компонентов были спроектированы в SolidWorks. Результат симуляции с визуализацией представлен на рисунках 1.1 и 1.2.

Рисунок 1.1- Промышленная ячейка с роботом, симулированная в

виртуальной среде ПК

Рисунок 1.2- Компьютерная симуляция процесса промышленной зачистки стекла. Робот взят крупным планом

Таким образом, использование программных пакетов симуляции робототехнических систем имеет определённые преимущества [65, 67]:

- графическая модель и программное обеспечение, осуществляющее имитацию, представляют собой мощное средство, позволяющее разрабатывать новые системы не останавливая производство;

- позволяет инженеру по системам воспроизводить и оптимизировать решения до тестирования на реальной производственной ячейке с целью окончательного внедрения;

- предоставляет мощный инструмент для анализа новых производственных сценариев, новых последовательностей технологических операций, до их тестирования или даже до предложения этих нововведений к рассмотрению сотрудникам;

предоставляет отличную среду для демонстрации заказчику осуществимости конкретного типа производства, промышленного цикла;

- поскольку в данной среде реализована работа ПЛК, становится возможной разработка и отладка управляющих программ и их испытание на виртуальной модели.

Единственным недостатком является трудность в приведении имитатора к соответствию с реальной системой. Это означает, что от разработчика симулятора требуется провести полноценную калибровку системы на основании точных сведений о реальном прототипе. В этом случае, полученное на симуляторе техническое решение (программа, параметры) может быть напрямую внедрено в реальной системе, с минимальными правками и корректировками.

Итак, разработка симуляторов программного управления робототехническими системами - довольно перспективное и активно развивающееся направление в области программных средств поддержки автоматизации и роботизации производства. Данная задача является актуальной и современной, и ее решают ведущие компании-производители программного обеспечения.

Рассмотрев основные понятия и определения в сфере симуляции роботов, перейдём к общему анализу основных составляющих компьютерных симуляторов робототехники. Выясним базовые компоненты и связи между ними, благодаря которым программный симулятор способен осуществлять поставленную перед ним задачу имитации активности робота в виртуальной среде компьютера.

Графический интерфейс пользователя

Реализуется с помощью стандартных компонентов визуального наполнения окон, доступных в графической оболочке операционной системы [44, 87]. Рабочее окно программы должно предоставлять пользователю доступ ко всем основным и дополнительным функциям. Виртуальный робот представляется в качестве трёхмерной, или, что реже, двухмерной графической модели. Пользователь, как правило, в режиме реального времени, может оценивать значения координат робота, контролировать ключевые выходные параметры, а также, может вносить изменения в управляющее воздействие. Для упрощения восприятия кнопки могут подсвечиваться цветами. Как правило, предоставляются возможности манипулирования углом обзора и масштабом увеличения (zoom), а также скоростью перемещения модели. Следует отметить, что практически все исследованные системы компьютерной симуляции роботов (что будет

рассмотрено далее более подробно) имеют интерфейс визуализации модели робота в обязательном порядке. Прорисовка робота на графическом поле, очевидно, считается неотъемлемой частью соответствующих симуляторов всегда и при любых условиях и обстоятельствах. Таким образом, все симуляторы требуют от пользователя самостоятельно анализировать функционирование виртуального робота визуально и на основании этого делать необходимые заключения. О том, возможно ли освободить пользователя от данной функции и доверить её симулятору, будет сказано позже.

Модуль вычисления координат

Виртуальная модель робота представляет собой, прежде всего, каркас, состоящий из точек в двух- или трёхмерном пространстве, которые определяют положение модели в пространстве. Текстуры, которыми заполняется каркас, могут быть различными, или же их может не быть вовсе, но каркас, описываемый массивом точек, необходим.

Поскольку симуляция предполагает динамическую активность виртуального робота, координаты точек должны с определённым интервалом времени меняться. Для вычисления новых координат используются различные математические модели.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тотухов, Константин Евгеньевич, 2015 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Асфаль, Р. Роботы и автоматизация производства [пер. с англ.] / Р. Асфаль; пер. с анг. М.Ю. Евстегнеева и др. - М.: Машиностроение, 1989. - 448 е.: ил.

2. Ахо, А. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции / А. Ахо, Дж. Ульман — М.: Мир, 1978. — Т. 1,2

3. Василенко, Н. В. Основы робототехники / Н. В. Василенко, К. Д. Никитин, В. П. Пономарёв, А. Ю. Смолин; под общ. ред. К. Д. Никитина. -Томск : МГП "Раско", 1993. -474 с.

4. Вожегов, Д. В. Задача логического прогнозирования развития ситуаций на основе дедуктивного вывода с определением фактов [Электронный ресурс] / Д.В. Вожегов, М.Л. Долженкова // Фундаментальные исследования. - 2013. — № 1 (часть 1). - С.63-68. - Режим доступа: шшш.гае.ги/Г5/?5ес11оп=соп1еп1&ор=5Ьош_а11;1с1е&а11;1с1е_1с1:=10000091

5. Дигрис, А. В. Дискретно-событийное моделирование: курс лекций [Электронный ресурс] / А. В. Дигрис. - Минск: БГУ, 2011. - Режим доступа: http://elib.bsu.by/handle/123456789/48698

6. Долинина, О. Н. Метод генерации тестов для отладки нейросетевых систем [Электронный ресурс] / О.Н. Долинина, А.К. Кузьмин // Вестн. Тамбов, гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 16, № 3. - С. 519-527. - Режим доступа: http://vestnik.tstu.ru/rus/t_l 6/рс!£/16_3_004.pdf

7. Донской, В. И. Теоретико-множественный подход к анализу дуальных экспертных систем [Электронный ресурс] / В. И. Донской. - Режим доступа: http://archive.nbuv.gov.Ua/portal/natural/Ds/l 992_1О/ёивдя 10_17.pdf

8. Древе, 10. Г. Системы реального времени: технические и программные средства / Ю.Г. Древе. -М.: МИФИ, 2010. 320с.: ил.

9. Евстигнеев, В. А. Теория графов: алгоритмы обработки деревьев / В.А. Евстигнеев, В.Н. Касьянов. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1994.

10. Зенкевич, С. JI. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами: учеб. для вузов / C.JI. Зенкевич, A.C. Ющенко. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 400 е.: ил.

11. Искусственный интеллект. - В 3-х кн. Кн. 2. Модели и методы: Справочник / под ред. Д. А. Поспелова - М.: Радио и связь, 1990. -304 е.: ил.

12. Климентьев, К. Е. Системы реального времени / К.Е. Климентьев. -Самара : Издательство СГАУ, 2008. -52с.: ил.

13. Козырев, Ю. Г. Промышленные роботы: Справочник / Ю.Г. Козырев. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 392 е.: ил.

14. Корендясев, А. И. Теоретические основы робототехники. В 2 кн. / А. И. Корендясев, Б. JI. Саламандра, J1. И. Тывес; отв. ред. С. М. Каплунов; Ин-т машиноведения им А. А. Благонравова РАН. -М.: Наука, 2006. Кн. 2. - 2006. -376 е.: ил.

15. Малыхина, М. П. Исследование эффективности работы модифицированного генетического алгоритма в задачах комбинаторики / М. П. Малыхина, В. А. Частикова, К. А. Власов // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 3. С. 32-32

16. Малыхина, М. П. Программирование на языке высокого уровня С#. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» / М. П. Малыхина, В. А. Частикова / М-во образования и науки Российской Федерации, ФГБОУ ВПО «Кубанский гос. технологический ун-т». Краснодар, 2011.

17. Обработка больших XML при помощи XmlReader - С# - Статьи по программированию (Алексей Немиро) - Kbyte.Ru [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://kbyte.ru/ru/Programming/Articles.aspx?mode=art&id=74

18. Одинцов, Б. Е. Проектирование экономических экспертных систем: Учебн. пособие для вузов / Б. Е. Одинцов. - М.: Компьютер, ЮНИТИ, 1996. -166с.

19. Орлов, С. П. Разработка экспертной системы в составе интеллектуальной системы поддержки принятия решений в области

водоподготовки и водоочистки природных вод [Электронный ресурс] / С.П. Орлов, А. В. Чуваков, Д. А. Нечаев // Современные наукоемкие технологии. -2010. - № 5 - стр. 44-51. - Режим flocTyna:ww\v.rae.ru/snt/?section=content&op=show_article&article_id=6151

20. Охоцимский, Д. Е. Роботизация сборочных процессов / Д. Е. Охоцимский. -М.: Наука, 1985. -250 с.

21. Программное обеспечение промышленных роботов: сб. науч. тр. / под ред. А.К. Платонова. // «Робототехника и гибкие производственные системы» Научный совет по проблеме «Робототехника и автоматизированное производство» Академии наук СССР. -М.: Наука, 1986. - 137 е.: ил.

22. Работа с XML в .NET | .NET Framework | Статьи | Программирование Realcoding.Net [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.realcoding.net/article/view/1810

23. Робототехнические системы и комплексы: Учеб. пособие для вузов / И. И. Мачульский, В. П. Запятой, Ю. П. Майоров и др.; под ред. И. И. Мачульского. -М.: Транспорт, 1999. -446с.

24. Руководство С# | Словарь: класс Dictionary<TKey, TValue> [Электронный ресурс]. - Режим дocтyпa:http://professorweb.ru/my/cshaф/chaф_theory/level 12/12_10.php

25. Симанков, В. С. Генетический поиск решений в экспертных системах / В. С. Симанков, В. А. Частикова ; М-во образования и науки Российской Федерации, Кубанский гос. технологический ун-т, Ин-т современных технологий и экономики. Краснодар, 2008.

26. Системы управления - Механизмы логического вывода в БЗ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.texproc.ru/index.php/ekspsis/154-mlv

27. Спыну, Г. А. Промышленные роботы. Конструирование и применение: учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. / Г. А. Спыну. - К.: Выща шк., 1991. -311 е.: ил.

28. Стоянов, А. К. Применение клеточного автомата в продукционной экспертной системе / А. К. Стоянов, В. А. Панов. // Известия ТПУ. 2007. №5.

29. Сулейманова, А. М. Системы реального времени: учебное пособие / А. М. Сулейманова. // Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т.— Уфа, 2004.— 292 с.

30. Тотухов, К. Е. Система управления точным позиционированием фотоэлектрических панелей по положению Солнца / К.Е. Тотухов, В.Г. Корниенко, А.П. Частиков //«Инноватика-2011»: Сборник материалов VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных с элементами научной школы (26-28 апреля 2011г.) под ред. А.Н. Солдатова, C.JI. Минькова. - Томск: Томское университетское издательство, 2011.-Т. 1.-280 е., С.165-167

31. Тотухов, К. Е. Программа точного слежения фотоэлектрических панелей за положением Солнца / К.Е. Тотухов, В.Г. Корниенко, А.П. Частиков // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011616887, поступ. 26.07.2011 опубл. 6.09.2011

32. Фу, К. Робототехника [пер. с. англ.] / К. Фу, Р. Гонсалес, К. Ли. - М.: Мир, 1989. -624с.: ил.

33. Частиков, А. П. Алгоритмическое описание механизма логического вывода интеллектуального симулятора промышленного робота [Электронный ресурс] / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 2 (ВАК). - Режим доступа: http://www.science-education.ru/116-12406

34. Частиков, А. П. Генератор первичных фактов интеллектуального симулятора промышленного робота [Электронный ресурс] / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 3 (ВАК). -Режим доступа: http://www.science-education.ni/l 17-12751

35. Частиков, А. П. Дерево логического вывода интеллектуальной системы функционирования виртуального робота [Электронный ресурс] / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов, П.М. Урвачев // Современные проблемы науки и образования (ВАК). - 2013. - № 2. - Режим доступа: www.science-education.ru/108-8976

36. Частиков, А. П. Интеллектуальная диагностика состояния виртуального робота с программным управлением [Электронный ресурс] / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов, П.М. Урвачев // Современные проблемы науки и образования (ВАК). -2012. - № 6. - Режим flocTyna:www.science-education.ru/106-7507

37. Частиков, А. П. Использование компьютерного симулятора промышленного робота в образовательном процессе. / А.П. Частиков, В.Г. Корниенко, К.Е. Тотухов // «Инновационные процессы в высшей школе» Материалы XVIII Всероссийской научно-практической конференции. Краснодар, 2012.-286 е., С.203-204

38. Частиков, А. П. Использование языка программирования xml в системах искусственного интеллекта. / А.П. Частиков, В.Г. Корниенко, К.Е. Тотухов // «Инновационные процессы в высшей школе» Материалы XIX Всероссийской научно-практической конференции (10-14 сентября 2013 г.). Краснодар, 2013. -218 е., - С.166-167

39. Частиков, А. П. Исследование возможности осуществления симуляции в режиме реального времени / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов, П.М. Урвачев // Сборник научных статей III Международной научно-практической конференции «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского». (18-19 декабря 2012г.) / М-во обороны Рос. Федерации, Фил. Воен. учеб.-науч. центра Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - Краснодар : Издательский Дом-Юг, 2013. -266с., С. 199-202

40. Частиков, А. П. Исследование современных работ в области симуляции роботов / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов, П.М. Урвачев // III международная научно-практическая конференция молодых ученых, посвящённая 52-ой годовщине полета Ю. А. Гагарина в космос (12 апреля 2013г.) : сборник научных статей / М-во обороны Рос. Федерации, Фил. Воен. учеб.-науч. центра Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - Краснодар : Изд. дом - Юг, 2013. -398с., С.259-263

41. Частиков, А. П. Компьютерная симуляция программного управления виртуальным роботом: монография / А.П. Частиков, С.П. Глушко, К.Е. Тотухов // LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. - 145 е.: ил.

42. Частиков, А. П. Метод программной реализации базы знаний интеллектуальной системы функционирования виртуального робота / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов // "Будущее машиностроения России": сб. тр. Шестой всерос. конф. молодых учёных и специалистов. Москва, 25-28 сентября 2013 г / Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. -360 е., С. 349-350

43. Частиков, А. П. Параметризация программного прототипа интеллектуального симулятора промышленных роботов. [Электронный ресурс] / А. П. Частиков, В. Г. Корниенко, К. Е. Тотухов // III Международная научно-практическая конференция «Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы» (12—14 сентября 2014 года) (приложение к электронному сетевому политематическому журналу «Научные труды КубГТУ) . - Режим доступа: http://ntk.kubstu.ru/file/251

44. Частиков, А. П. Перспективы развития компьютерного симулятора виртуального робота с программным управлением. / А.П. Частиков, В.Г. Корниенко, К.Е. Тотухов // «Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы» Материалы II межвузовской научно-практической конференции. (7-9 сентября 2012 г.). - Краснодар: Издательский Дом - Юг, 2012. -348 е., С. 77-82

45. Частиков, А. П. Программа точного слежения фотоэлектрических панелей за положением Солнца / А.П. Частиков, В.Г. Корниенко, К.Е. Тотухов // Технические и технологические системы. Материалы третьей международной научной конференции «ТТС-11». Сборник материалов. - Краснодар: филиал ВУНЦВВС "ВВА", 2011. -312 е., С. 265-269.

46. Частиков, А. П. Программа трёхмерного моделирования технологического процесса / А.П. Частиков, В.Г. Корниенко, С.П. Глушко,

К.Е. Тотухов // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011611986, поступ. 11.01.2011 опубл. 4.03.2011 г.,

47. Частиков, А. П. Программа-симулятор деятельности промышленного робота / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов // Наука и современность - 2010: сборник материалов VI Международной научно-практической конференции: в 2-х частях (Часть 2) / под общ. ред. С.С. Чернова. - Новосибирск: Издательство НГТУ, 2010. -459 е., С. 122-127

48. Частиков, А. П. Программная система тестирования и отладки управляющих программ для робототехнического комплекса / А.П. Частиков, В.Г. Корниенко, С.П. Глушко, К.Е. Тотухов // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011611987, поступ. 11.01.2011 опубл. 4.03. 2011 г.

49. Частиков, А. П. Разработка экспертных систем. Среда CLIPS / А.П. Частиков, Т.А. Гаврилова, Д.Л. Белов - СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 608 е.: ил.

50. Частиков, А. П. Система тестирования и отладки управляющих программ для промышленного робота / А.П. Частиков, С.П. Глушко, К.Е. Тотухов//Журнал «Перспективы науки» № 9(11)2010 (ВАК). - 103 е., С. 47-51

51. Частиков, А. П. Создание базы знаний для интеллектуального анализа поведения виртуального робота / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского (ВАК). Ассоциация «Объединённый университет им. В. И. Вернадского». - Тамбов, 2013. -314 с., С.76-81

52. Частиков, А. П. Теоретические основы интеллектуальной диагностики виртуального робота [Электронный ресурс] / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов, П.М. Урвачев // Современные проблемы науки и образования (ВАК). - 2013. - № 1. — Режим flocTyna:www.science-education.ru/l 07-8310

53. Частиков, А. П. Теоретические основы интеллектуальной симуляции промышленных роботов: монография / А.П. Частиков, К.Е. Тотухов // LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. - 111 е.: ил.

54. Частиков, А. П. Экспертная система позиционирования манипулятора с учётом ограничений по положению / А.П. Частиков, В.Г. Корниенко, К.Е. Тотухов // Перспективы развития информационных технологий: сборник материалов III Международной научно-практической конференции: в 2-х частях (Часть 1); под общ.ред. С.С. Чернова. - Новосибирск, 2011. -234 е., С.156-160

55. Частикова, В. А. Идентификация механизмов реализации операторов генетического алгоритма в экспертных системах продукционного типа [Электронный ресурс] / В. А. Частикова // Научный журнал КубГАУ. - Краснодар: КубГАУ, 2012. -№ 75 (01). - Шифр Информрегистра: 0421200012/0024. - Режим flOCTyna:http://ej.laibagro.ru/2012/01/pdf/l 7.pdf.

56. Частикова, В. А. Исследование основных параметров генетического алгоритма метода генетических схем в интеллектуальных системах, основанных на знаниях / В. А. Частикова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета = Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2011. № 69. C. 151-163.

57. Частикова, В. А. Оптимизация процессов поиска решений в интеллектуальных системах обработки экспертной информации на основе генетических алгоритмов: дис. канд. техн. наук / Частикова Вера Аркадьевна // Краснодар, 2005.

58. Чефранов, А. Г. Проектирование систем реального времени. Учебное пособие / А.Г. Чефранов, Р.В. Троценко // Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. - 226 с.

59. Шандров, Б. В. Технические средства автоматизации: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Б.В. Шандров, А.Д. Чудаков. - М.: Издательский центр «Академия», 2007.-368 с.

60. Шахинпур, М. Курс робототехники [пер. с англ.] / М. Шахинпур - М: Мир, 1990. -527 е., ил.

61. Юрьевич, Е. И. Основы робототехники: Учебник для втузов / Е. И. Юрьевич-J1.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985.-271 е.: ил.

62. Язык XML в Интернет [Электронный ресурс]. - Режим flocTyna:http://citforum.ru/internet/xml/links.shtml# 10

63. Язык программирования С# (Си-шарп) Энциклопедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа:11ир://согр811е.ш/8егу1се/Тес1шо1о§у/Ьап§иа§е/С811аф.а5рх

64. Angeles, J. Fundamentals of Robotic Mechanical Systems : Theory, Methods, and Algorithms, 3rd edition / Jorge Angeles -Springer Science+Business Media, LLC, 2007.

65. Bell, A. J. A graphical robotic simulation / A. J. Bell // SJSU ScholarWorks San Jose State University, 1995. - 108 pages

66. Bergren, С. M. Anatomy of a robot / Charles M. Bergren -McGraw-Hill,

2003

67. Braz, J. Informatics In Control, Automation And Robotics I / Jose Braz, Helder Araujo, Alves Vieira, Bruno Encarnacao. -Springer, 2006.

68. Chiacchio, P. Complex Robotic Systems / Pasquale Chiacchio, Stefano Chiaverini -Springer-Verlag London Limited, 1998.

69. CLIPS Tutorial 1 [Электронный ресурс]. - Режим flocTyna:http://sequoia.ict.pwr.wroc.pl/~witold/ai/CLIPS tutorial/CLIPS tutorial 1 .htm I

70. Coppelia Robotics v-rep: Create. Compose. Simulate. Any Robot [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.coppeliarobotics.com

71. Cosmin, М Towards Simulation of Custom Industrial Robots, Robot Manipulators [Электронный ресурс] / Cosmin Marcu, Radu Robotin; Marco Ceccarelli (Ed.). -InTech, 2008. - Режим flocTyna:http://www.intechopen.com/books/robot_manipulators/towards_simulation_of _custom_industrial_robots

72. CoSpace Robotics [Электронный ресурс]. - Режим flocTyna:http://www.cospacerobot.org/cospace-robotics

73. Ducasse, S. Squeak : learn programming with robots / Stephane Ducasse,

2005.

74. Fujimoto, R.M. Parallel and distributed simulation systems / Richard M. Fujimoto -A Wiley-Interscience Publication, John Wiley & Sons, Inc., 2000, 300 pages

75. Gibilisco, S. Concise encyclopedia of robotics / S. Gibilisco // The McGraw-Hill Companies, Inc. 2003.

76. Industrial Robotics. Programming, Simulation and Applications / Kin-Huat Low (Ed.) -pro literature Verlag, 2007, 690 pages

77. Jambak, M.I. Robotil Modelling and Simulation: Theory and Application, Robot Manipulators Trends and Development [Электронный ресурс] / Muhammad Ikhwan Jambak, Habibollah Haron, Helmee Ibrahim, Norhazlan Abd Hamid; Agustin Jimenez and Basil M A1 Hadithi (Ed.), -InTech, 2010. - Режим flocTyna:http://www.intechopen.com/books/robot-manipulators-trends-and-development/robotic-modelling-and-simulation-theory-and-application

78. Kozlowski, K. Robot Motion and Control : Recent Developments / Krzysztof Kozlowski -Springer-Verlag London Limited, 2006.

79. Laue, T. A General Physical Robot Simulator and its Application in RoboCup / Tim Laue, Kai Spiess, Thomas Rofer// RoboCup 2005: Robot Soccer World Cup IX, -Springer Berlin Heidelberg, 2006. pp 173-183

80. Laue, T. Simrobot - development and applications / Tim Laue, Thomas Rofer // The Universe of RoboCup Simulators - Implementations, Challenges and Strategies for Collaboration. Workshop Proceedings of the International Conference on Simulation, Modeling and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR 2008), Lecture Notes in Artificia, 2008.

81. Lumelsky, V. L. Sensing, Intelligence, Motion: how robots and humans move in an unstructured world / Vladimir L. Lumelsky -"A Wiler-Interscience publication.", 2006.

82. Microsoft Robotics Developer Studio - Wikipedia, the free encyclopedia [Электронный ресурс]. - Режим flocTyna:n.wikipedia.org/wiki/Microsofl_Robotics_Developer_Studio#cite_note-l

83. Microsoft Robotics Developer Studio [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.microsoft.eom/robotics/#Product

84. MSDN-the Microsoft developer network [Электронный ресурс]. - Режим flocTyna:http://msdn.microsoft.com/ru-ru/default.aspx

85. Nance, R. Distributed Simulation With Federated Models: Expectations, Realizations And Limitations. In Proceedings of the 1999 Winter Simulation Conference / Richard E. Nance; P. A. Farrington, H. B. Nembhard, D. T. Sturrock, and G. W. Evans (Ed.), pp. 1026-1031

86. N1 Lab VIEW - Improving the Productivity of Engineers and Scientists -National Instruments [Электронный ресурс]. - Режим доступа: sine.ni.com/np/app/main/p/docid/nav-104/lang/ru/

87. Olsson, M. Simulation and execution of autonomous robot systems / Magnus Olsson // Division of Robotics, Department of Mechanical Engineering, Lund University, 2002. 100 pages

88. Pires, J. N. Industrial Robots Programming: Building Applications for the Factories of the Future / J. Norberto Pires // Mechanical Engineering Department, University of Coimbra, Portugal. -Springer, 2007. 282 pages

89. Robologix » RoboLogix Overview [Электронный ресурс]. - Режим flocTyna:www.robologix.com/robologix_overview.php

90. Robot Manipulators, Trends and Development / Prof. Dr. Agustin Jimenez, Dr. Basil. M. A1 Hadithi (Ed.), - InTech, 2010. 666 pages

91. Robotics simulator - Wikipedia, the free encyclopedia [Электронный ресурс]. - Режим доступа:Ьйр://еп.wikipedia.org/wiki/Robotics_simulator

92. Shircliff, D. R. Build a remote-controlled robot / David R. Shircliff. -McGraw-Hill, 2002.

93. Siciliano, B. Control Problems in Robotics and Automation / B. Siciliano, K. P. Valavanis. -Springer-Verlag London Limited, 1998.

94. Simulation - Wikipedia, the free encyclopedia [Электронный ресурс]. -Режим flocTyna:http://en.wikipedia.org/wiki/Simulation

95. Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots: Second International Conference, SIMPAR 2010, Darmstadt, Germany, November 15-18, 2010, Proceedings / Ando N. Balakirsky, S. Hemker, Th. Reggiani, M. von Stryk, O. (Eds.) -Springer, 2010. -558 p. 264 illus.

96. Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots: Third International Conference, SIMPAR 2012, Tsukuba, Japan, November 5-8, 2012, Proceedings / Itsuki Noda, Noriaki Ando, Davide Brugali, James J. Kuffner (Eds.) -Springer, 2012.

97. Simulink - Simulation and Model-Based Design - В [Электронный ресурс]. - Режим flocTyna:http://www.mathworks.com/products/simulink/

98. SolidWorks Standard [Электронный ресурс]. - Режим дocтyпa:http://www.solidworks.ш/index.php?option=com_content&view=article&id=l 42: solidworks-standard-&catid=37:2010-07-11 -07-42-12&Itemid=5 6

99. Williams, G. CNC Robotics : Build Your Own Workshop Bot / Geoff Williams-McGraw-Hill, 2003.

100. WorkcellSimulator - IT+Robotics [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.it-robotics.it/products/3d-simulation/workcellsimulator/?lang=en

101. Zivanovic, M. D. Multi-Arm Cooperating Robots : Dynamics and Control / M. D. Zivanovic, M. K. Vukobratovic -Springer, 2006.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программный код интеллектуального симулятора (С#)

public class Manipulator{

int[] sJeedback_addrO = new int[3] {101, 106, 111}; int[] s J~eedback_add.rO = new int[3] {1, 5, 11}; intO s_cmd_plus_addr = new int[3] {1001, 1005, 1009 }; intO s_cmd_minus_addr = new int[3J {1002, 1006, 1010 }; intO s_cmd_plus_addr = new int[3] {1003, 1007, 1011}; intO s_cmd_minus_addr = new int[3] {1004, 1008, 1012 }; List<Chairi> chs = new List<Chain>Q; void AffectChain(int mem_plus_addr, int mem_minus_addr, ref double p,

double pmin, double ртах, double quant) {

if (mem[mem_plus_addr] - true &&p < ртах)

p = p + quant; if (mem[mem_minus_addrj == true && p > pmin)

p = p - quant; if (p > ртах) p = ртах; if (p < pmin) p = pmin;

}

void SendFeedbackfdouble p, double step, double pmin, double quant, int steps_N, int

addrO) {

double path = Math.Abs(p - pmin);

int N = Convert. ToInt32(Math. Truncate(path /step));

double dif=path % step;

bool signal;

if (dif> quant) signal = false;

else signal = true;

if(N == 0)

{

mem [addrO + N] = signal; mem [addrO + N + 1] - false;

}

else if (N > 0 && N < steps_N) {

mem[addrO + N] = signal; mem [addrO + N - 1] = false; mem [addrO + N + 1] = false;

}

else if (N == steps_N) {

mem [addrO + NJ = signal; mem [addrO + N - 1] = false;

}

}

void SimulateRobotActions 0 { int i;

for (i = 0; i < chs.n; i+ +)

{

AffectChains(s_cmd_plus_addr[i], s_cmd_minus_addr[i], ref s[i], smin[i], smax[i], rot_quant_rads);

AffectChains(s_cmd_plus_addr[i], s_cmd_minus_addrfi], ref s[i], smin[i],

smaxfi], step_quantjnilIimeter); }

for (i = 0; i < chs.n; i++)

{

SendFeedback(s [i], step[i], sminfi], smaxfi], rot_quant_rads, s_steps_N[i], s Jeedback_addrO[i]);

SendFeedback(s [i], sstep[i], sminfi], smaxfi], step_quant_millimeter,

s_steps_N[i], sJ~eedback_addrOfi]); }

}

System. Windows.Media.Matrix CalcAbsoluteCoords(int i) {

int p;

System. Windows. Media. Matrix T; for(p=0; p<=i;p++){ T = T.Multiply(chs.A);

} }

} // конец класса «манипулятор»

public class Chain {

double s= new double; double smin = new double; double smax = new double; double step = new double; System. Windows.Media.Matrix A = new System. Windows.Media.Matrix(4,4);

void_A (double all, double al2, double al3, double al4, double all, double a22,

double a23, double a24, double a31, double a32, double a33, double a34, double a41,

double a42, double a43, double a44) {

A(l,l)=all; A(l,2)=al2; A(l,3)=al3; A(l,4)=al4;

A(1 1) =a21

A(1 2) -a22

A(1 Sf =a23

A(l 4) =a24

A(1 V- II

A(1 2) =a32

A(1 3) =a33

A(1 4) =a34

A(1 1) II

A(1 2) 3 II

A(1 3) =a43

A(1 4) =a44

}

}// конец класса Chain

void GenerateFactsQ {

int j, njninus_l; if (x < Xlow &&y< Ylow) cur_c[0] = 1; //Вращательное деиж. else cur_c[0] = 0; //Жёсткость пружины if (x > Xlow &&x< Xhigh &&y< Ylow) cur_c[l] = 1;

else cur_c[l] = 0;

if (x > Xhigh &&y < Ylow) cur_c[2] = 1; // Угол поворота от до

else cur_c[2] = 0;

if (x < Xlow &&y > Ylow &&y< Yhigh) cur_c[3] = 1;

else cur_c[3] = 0;

// Угло поворота свыше if (x > Xlow &&x< Xhigh &&y> cur_c[4] = 1; else cur_c[4] = 0;

// Угол поворота до if (x > Xhigh &&y> Ylow &&y< cur_c[5] = 1;

else cur_c[5] = 0; if (x < Xlow &&y> Yhigh) cur_c[6] = 1; //

Ylow &&y< Yhigh)

Yhigh)

else cur_c[6] = 0;

//Вертикальная траектория if (x > Xlow &&x< Xhigh && у > Yhigh) cur_c[7] = 1;

else cur_c[7] = 0;

if (x > Xhigh &&y> Yhigh) cur_c[8] = 1; //расстояние от до

else cur_c[8] : 0;

if(r)

cur_c[9] = 1; //расстояние до

else cur_c[9] = 0;

if Or)

cur_c[10] = 1; //расстояние свыше

else cur_c[10] = 0;

//Горизонтальная траектория if (x ==prev_x &&: у ==prev_y) cur_c[ll] = 1;

else cur_c[ll] = 0;

for (j = 0;j < 12; i++)

{

if (cur_c[j] == 1 &&prev_c[j] == 0)

{

N/jJ ++/

Facts [M[j] +"" + N[fJ. ToStringO] = 1;

}

else if(cur_c[j] == 0 &&prev_c[j] == 1) {

if mi > v

{

n_minus_l = N/jj - 1;

Facts[M[j] + " " + njninus_1.ToStringO] = 0;

}

}

prev_c[j] = cur_c[j];

}

}

void AI_Start()

{

XmlReaderSettings readerSettings = new XmlReaderSettingsQ; readerSettings.IgnoreComments = true;

XmlReader reader = XmlReader. Create ("rules, xml", readerSettings); XmlDocument myXmlDocument = new XmlDocumentQ; myXmlDocument.Load(reader);

XmlNodeList nodesList — myXmlDocument.DocumentElement.ChildNodes, objectsList, handSideList;

foreach (XmlNode parentNode in nodesList)

{

switch (parentNode.Name)

{

case "FACTS":

{

objectsList = parentNode. ChildNodes; foreach (XmlNode factNode in objectsList)

{

Facts. Add(factNode. Attributes ["name"]. Value, 0);

}

break;

}

case "Rules":

{

objectsList = parentNode. ChildNodes; Rule rule = new RuleQ; HandUnit handltem;

foreach (XmlNode ruleNode in objectsList)

{

handSideList = ruleNode. ChildNodes; foreach (XmlNode handSide in handSideList)

{

handltem.name = handSide. Attributes ["name"]. Value; handltem. Status— int.Parse(handSide.Attributes["Status "]. Value);

handltem.type = int.Parse(handSide. Attributes ["type "]. Value); handltem. n = 0; if (handSide. Name == "LHS")

{

rule.LHS.Add(handItem);

}

else if (handSide.Name == "RHS")

{

rule.RHS.Add(handItem);

} }

Rules.Add(rule); rule = new RuleQ;

break; default: break;

}

void AI_BuildLists2Q {

bool built_list2_success = true;

int i = 0, rule LHS n = 0,cur_list2 = 0, buf_status = -1; List2 buf_list2 = new List2Q;

Listl_Facts.Add("Cxeam в начальном положении", 1); while (built_list2_success) { for (i-0; i<Rules. Count; i++){

foreach (HandUnit handitem in Rules[iJ.LHS) { if (handitem. id == 2) { buf_status = -1;

Listl_Facts.TryGetValue(handitem.name, out buf_status); if (buf_status != handitem. Status)

rule_LHS_n = 0; break;

}

else

rule_LHS_n++;

}

else

continue;

}

if(rule_LHS_n > 0){ buf_list2.rules _ids.Add(i); rule_LHS_n = 0;

}

if (buf_list2. rules_ids. Count > 0) {

Lists2_Rules.Add(buf_list2); buf_list2 = new List2(); AIjBuildListl (cur_list2); cur_list2++;

}

else

{

builtJist2_success = false;

}

} }

void AI_BuildListl (int list2_index) { int i;

Listl JFacts. Clear 0;

foreach (int rule J, in Lists2 _Rules [list2_index]. rules _ids) { for each (HandUnit handitem in Rules[rule_i].RHS) { if (handitem. id ==2)

{

Listl_Facts.Add(handitem.name, handitem.Status);

}

} } }

void AIJLogicMachineQ {

bool execute jrule = false; foreach (List2 list_width in Lists2_Rules) { foreach (intrule_i in list_width.rules_ids) { execute_rule = true;

foreach (HandUnit handitem in Rules[rule_i].LHS) { if (Facts [handitem.name] != handitem. Status) { execute_rule = false; break;

}

}

{

} } } }

}

if (execute rule) { foreach (HandUnit handitem in Rules[rule iJ.RHS)

Facts [handitem.name] = handitem. Status;

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. База знаний ЭС корректировки отклонений симуляции

(XML)

<?xml version='1.0' ?>

<XMLRoot>

<Ru!e>

<LHS name= '0c< =t< =5c' type= 7' status=4 '/> <LHS name—'-0.8< =s< =-0.6' type='l' status=4 '/> <LHS name='s'=2.4' type=7' status=7 '/> <LHS name- 's' '=0' type= '2' status=7 '/>

<LHS name='a=90* d=0, alpha^O, theta= s' type= '2' status=7 7>

<LHSname='J= 1841.92, tau =450'type='2'status='l'/>

<RHSname-'-0.0092 <= delta_s <= 0.0095'type='2'status='!'/>

</Rule>

<Ride>

<LHS name='5c<=t<=15c' type='l' status='l '/> <LHS name='-0.6<=s<=-0.4' type='l' status='l '/> <LHS name='s '=2.4' type= 7' status=7 '/> <LHS name='s "=0'type='2' status=7 '/>

<LHSname='a=90* d=0, alpha=0, theta= s'type='2'status='l'/>

<LHSname='J= 1841.92, tau =450' type='2'status=7 '/>

<RHSname='-0,0094< = delta_s <= 0,0098' type='2'status= 7'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name=40c< =t<=15c' type='l' status='l '/> <LHS name='-0.4<=s<=-0.2' type=7' status=7 '/> <LHS name='s '=2.4' type-1' status=7 '/> <LHS name='s' '=0' type='2' status-1 '/>

<LHSname='a=90*, d=0, alpha=0, theta= s' type='2'status-l'/>

<LHSname='J= 1841.92, tau =450' type='2'status='lV>

<RHSname='-0,0094< = delta_s <= 0,0054'type='2'status='l'f>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='15c< =t< =20c' type='l' status-1 '/> <LHS name='-0.2<=s<=0' type='l' status='l '/> <LHS name='s '=2.4' type-1' status=7 '/> <LHS name—'s' '=0' type='2' status-1 '/>

<LHSname='a=90*, d=0, alpha=0, theta= s'type='2'status='l'/> <LHSname='J= 1841.92, tau =450' type='2' status=7 '/> <RHSname-'-0,0053<= delta_s <= 0,0087'type='2'status='Г/> </Rule> <Rule>

<LHS name='20c<=t< =2 5 c' type='l' status='l '/> <LHS name='0< =s< =0.2' type=7' status-1 '/>

<LHS name='s '=2.4' type= 7 ' status='l '/> <LHS name='s"=0' type='2' status='l'/>

<LHS name='a=90*, d=0, alpha=0, theta= s' type= '2' status=7 7>

<LHSname='J= 1841.92, tau =450' type='2' status='l'/>

<RHSname='-0,0063< = delta_s < = 0,0128'type='2'status=7'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='25c< =t< =30c ' type='l ' status='l '/> <LHS name='0.2<=s<=0.4' type= 7 ' status=7 '/> <LHS name='s '=2.4' type=7 ' status=7 '/> <LHS name='s ' '=0' type='2 ' status=7 '/>

<LHS name='a=90*, d=0, alpha=0, theta = 5' type='2' status=7 '/> <LHSname='J= 1841.92, tau =450' type='2 ' status=7 '/> <RHSname='0,0005<= deltajs <= 0,0128'type='2'status='l'/> </Rule> <Rule>

<LHS name='30c< =t< =35c ' type='l ' status='l '/> <LHS name='0.4< =s<=0.6' type= 7 ' status='l '/> <LHS name='s '=2.4' type='l ' status='l '/> <LHS name='s ' '=0' type='2 ' status='l '/>

<LHS name='a=90*, d=0, alpha=0, theta= s' type= '2'status-1 '/>

<LHSname='J= 1841.92, tau =450' type='2'status=7'/>

<RHSname='-0,0071<= delta_s <= 0,0132' type='2'status='l'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='35c< =t< =40c ' type='l ' status='l '/> <LHS name='0.6< =s<=0.8' type=7 ' status=7 7> <LHS name='s '=2.4' type=7 ' status-1 '/> <LHS name='s ' '=0' type='2 ' status=7 '/>

<LHSname='a=90*, d=0, alpha=0, theta= s'type-2'status- l'/> <LHSname='J= 1841.92, tau =450'type='2'status='l'/> <RHSname='-0,0088<= delta_s <= 0,0074'type='2'status='l'/> </Rule>

<Rule>

<LHS name='Oc<=t<=5c ' type='l ' status='l '/>

<LHS name='-50< =s<=-23 ' type=7 ' status='l '/>

<LHS name='s '=360' type=7 ' status='l '/>

<LHS name='s ' '=0' type='2' status='1 '/>

<LHSname='a=0, d=s, alpha=0, theta= 0'type='2'status='l'/>

<LHSname='J= 560.14, tau =380' type='2 ' status=7 '/>

<RHSname='-0,34<= deltajs <= 0,23'type='2'status='l'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='5c<=t<=15c' type=7 ' status=7 '/>

<LHS name='-23<=s<=10' type= 7 ' status='l '/>

<LHS name='s '=360' type='l ' status='l '/>

<LHS name='s ' '=0' type='2 ' status='l '/>

<LHS name='a=0, d=s, alpha=0, theta= 0'type-2'status='l'/>

<LHS name='J= 560.14, tau =380' type='2' status='l 7>

<RHSname='-0,18<= delta j <= 0,28' type= '2'status=7 '/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='l Oc< =t<=15c' type='l ' status=7 '/>

<LHS name='lO< =s< =40' type= 7 ' status='l '/>

<LHS name='s '=360' type='l ' status=7 '/>

<LHS name='s "=0' type='2 ' status=7 '/>

<LHS name='a=0, d=s, alpha=0, theta= 0' type='2'status='l'f>

<LHS name='J= 560.14, tau =380' type= '2 ' status=7 '/>

<RHSname='-0,30<= deltajs <= 0,23' type='2'status='l'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='15c< =t< =20c ' type=7 ' status=7 '/> <LHS name='40< =s<=70' type=7 ' status=7 '/> <LHS name='s '=360' type='l ' status=7 '/> <LHS name='s ' '=0' type='2 ' status=7 '/>

<LHS name='a=0, d=s, alpha=0, theta= 0' type='2' status=7 '/> <LHSname='J= 560.14, tau =380'type='2'status='l'/> <RHSname='-0,46< = delta_s <= 0,43'type='2'status=7'/> </Rule> <Rule>

<LHS name='20c< =t< =2 5 c ' type='l ' status='l '/> <LHS name='70< =s< =100' type='l ' status='l '/> <LHS name='s '=360' type='l ' status='l '/> <LHS name= 's ' '=0' type= '2 ' status='l '/>

<LHSname='a=0, d=s, alpha=0, theta= 0'type='2'status='l'/> <LHS name='J= 560.14, tau =380' type='2 ' status=7 '/> <RHSname='-0,25<= deltajs <= 0,21'type='2'status- l'/> </Rule> <Rule>

<LHS name='25c< =t< =30c ' type=7 ' status=7 '/>

<LHS name='100<=s<=130' type='l ' status='l '/>

<LHS name='s '=360' type='l ' status='l '/>

<LHS name='s ' '=0' type='2 ' status='l '/>

<LHSname='a=0, d=s, alpha=0, theta= 0'type='2'status='l'/>

<LHSname='J= 560.14, tau =380'type='2'status='l'/>

<RHSname='-0,33<= deltajs <= 0,30'type='2'status='l'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='30c<=t< =35c ' type=7 ' status=7 '/> <LHS name='130<=s<=160' type='l ' status='l '/> <LHS name='s '=360' type='l ' status='l '> <LHS name='s ' '=0' type='2' status='l '/>

<LHS name='a=0, d=s, alpha=0, theta= 0' type='2' status=7 '/> <LHSname='J- 560.14, tau =380'type='2'status='l'f> <RHSname='-0,41<= deltajs <= 0,29' type='2' status=7 '/> </Rule> <Rule>

<LHS name='35c<=t< =40c ' type=4 ' status='l '/> <LHS name='160< =s<=190' type='l ' status='l '/> <LHS name='s '=360' type='l ' status='l '/> <LHS name='s ' '=0' type='2 ' status='l '/>

<LHSname='a=0, d=s, alpha=0, theta= 0'type='2'status='l'/> <LHSname='J= 560.14, tau =380'type='2'status='l'/> <RHSname='-0,18<= delta_s <= 0,28' type='2'status='l'/> </Rule>

<Rule>

<LHS name='Oc<=t<=5c ' type=7 ' status='l '/> <LHS name='-0.5< =s< 0.375' type=7 ' status='l '/> <LHS name='s '=1.5' type^'l ' status='l '/> <LHS name='s ' '=0' type='2'status-1 '/>

<LHSname='a=0*, d=0, alpha=0, theta = 5' type='2'status=7 '/>

<LHSname='J= 238.55, tau =220'type='2'status='l'/>

<RHSname='-0.0092 <= delta_s <= 0.0095' type='2'status='l'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='5c< =t<=15c ' type-1 ' status=4 '/> <LHS name='-0.375<=s<=-0.25' type='l ' status='l '/> <LHS name='s '=1.5'type='l ' status='l '/> <LHS name='s"=0' type='2 ' status=7 '/>

<LHSname='a=0*, d=0, alpha=0, theta= s' type='2'status='!'/>

<LHSname='J= 238.55, tau =220'type='2'status='l'/>

<RHSname='-0,0059< = delta s <= 0,0063' type='2'status=7'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='10c<=t<=15c ' type='l ' status=7 '/> <LHS name='-0.25< =s< =-0.125 ' type=7 ' status=7 '/> <LHS name='s '=1.5' type='l ' status=7 '/> <LHS name='s ' '=0' type='2 ' status=7 '/>

<LHS name='a=0* d=0, alpha=0, theta = s' type='2'status=7 '/> <LHS name='J= 238.55, tau =220' type='2 ' status=7 '/>

<RHSname= '-0,0090< = deltajs <=0,0119' type= '2'status='l'/>

</Rule>

<Rule>

<LHS name='15c< =t< =20c ' type='l ' status='l '/> <LHS name='-0.125<=s<=0' type='l ' status=4 '/> <LHS name='s '=1.5' type='l ' status='l '/> <LHS name-s ' '=0' type= '2' status='l '/>

<LHSname='a=0*, d=0, alpha=0, theta= s'type='2'status=4'f>

<LHSname='J= 238.55, tau =220'type='2'status='l'/>

<RHSname='-0,0058< = deltajs <= 0,0069'type='2'status='l'/>

</Rule>

<Rule>