Модели и алгоритмы построения карты окружающей среды мобильными роботами на основе перестраиваемых вычислительных сред тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Нгуен Хоанг Тхуи Чанг

• Нгуен Хоанг Тхуи Чанг
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Хоанг Тхуи Чанг

Введение

1 Роботы и технологические решения

1.1 Роботы и технологические решения

1.1.1 Навигационная технология

1.1.2 Техническое решение

1.1.3 Представление пространства в виде квадродерева и октодерева

1.1.4 Перестраиваемый автомат

1.1.5 Перестраиваемая вычислительная модель для мобильного робота

1.2 Выводы по главе

2 Разработка алгоритмов обработки картографической информации на перестраиваемых вычислительных средах

2.1 Алгоритм построения активных (движущихся) карт для роботов в 2D-пространстве

2.1.1 Структура работы робота по логическим функциям

2.1.2 Модель ПВС в случае 2Б-пространства

2.2 Модель ПВС в случае трехмерного пространства

2.3 Методика обработки картографической информации на перестраиваемых вычислительных средах

2.4 Выводы по главе

3 Имитационное моделирование ПВС

3.1 Моделирование и имитация работы робота

3.1.1 Понятие модели, моделирование и классификация типов моделей

3.1.2 Компьютерная модель и моделирование работы робота

3.1.3 Инструменты и перестраиваемая вычислительная среда для обработки картографической информации

3.2 Имитационное моделирование перестраиваемых автоматов,

обеспечивающих построение карт окружающей среды

3.2.1 2Б-пространство

3.2.2 3Б-пространство

3.3 Построение модели перестраиваемой вычислительной среды

3.3.1 Модель ПВС для двумерного пространства

3.3.2 Модель ПВС для трехмерного пространства

3.4 Выводы по главе

4 Имитационное моделирование поведения роботов, функционирующих на базе ПВС

4.1 Имитационная модель робота и операционная система робота

4.2 Интеграция имитационных моделей роботов с моделями ПВС

4.2.1 Архитектура системы

4.2.2 Имитационная модель для колесного робота

4.2.3 Имитационная модель для БПЛА

4.3 Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Список иллюстраций и таблиц

Приложение А Акты о внедрении результатов диссертационной работы

Приложение Б Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и алгоритмы построения карты окружающей среды мобильными роботами на основе перестраиваемых вычислительных сред»

Введение

Актуальность и степень разработанности темы. В настоящее время применение роботизации позволяет значительно повысить эффективность введения технологических процессов на современных производствах и предоставления услуг в различных областях человеческой деятельности. Среди различных типов роботов особое место занимают мобильные роботы, отличающиеся своей способностью автономно передвигаться и выполнять сложные задачи, ранее доступные только человеку. Эти роботы не просто устройства, способные к самостоятельному движению, а интегрированные интеллектуальные системы, демонстрирующие передовые технологии. Одним из ключевых процессов, обеспечивающих передвижение роботов, является картирование окружающей среды. Мобильные роботы, оснащенные датчиками и системами распознавания, способны автоматически создавать подробные и точные карты окружающего пространства, включая сложные внутренние и внешние помещения. Кроме этого, роботы могут эффективно работать даже в опасных зонах, к которым человек не может приблизиться. Датчики на роботе позволяют собирать различные данные об окружающем пространстве, включая измерение расстояний, выявление препятствий и анализ поверхностей. Система распознавания обрабатывает эти данные, что позволяет обеспечить высокую точность и детализацию создаваемых карт. Такие карты позволяют роботам более эффективно выполнять различные задачи, такие как планирование движения, определение местоположения и обход препятствий. В области картирования значительный вклад внесли Н.Е. Касаткин, Т.А. Приходько [7S], Д.Е. Моторин [SO], С.Г. Попов [SO], Sina Karimi, I. Iordanova, David St-Onge [2S], E. Budianto, A. Hafidh, F. Al Afif, A. Wibowo, W. Jatmiko, B. Hardian, P. Mursanto, A. Muis [б], Rolf Lakaemper, Longin Jan Latecki, Xinyu Sun, Diedrich Wolte [35], Shuang Liu, Shenghao Li, Luchao Pang, Jiahao Hu, Haoyao Chen, Xiancheng Zhang [37], Hans Jacob S. Feder, John J. Leonard, Christopher M. Smith [15], Robert Lösch, Steve Grehl, Marc Donner, Claudia Buhl, Bernhard Jung [3S] и др [3, 1O, 12, 14, 16, 17, 2O, 22, 23, 27, 3O-32, 36,

39, 41, 42, 49, 54-56, 65, 67]. Перед созданием карты для мобильного робота необходимо выбрать метод сбора данных об окружающей среде. Для измерения расстояний и обнаружения препятствий используются такие датчики, как лазерные сканеры и камеры. Полученные данные обрабатываются и анализируются с помощью специализированных алгоритмов для построения карты. Эти карты могут применяться как для глобальной навигации, предоставляя роботу информацию о его положении относительно окружающей среды на больших расстояниях, так и для локальной навигации, позволяя роботу реагировать на препятствия и избегать столкновений в реальном времени. Этот подход особенно ценен для небольших мобильных роботов, где вычислительные ресурсы ограничены, что требует компактных и эффективных навигационных решений. Однако в сложных компьютерных системах используется множество электронных компонентов и дополнительных аппаратных устройств (видеокарты, звуковые карты, карты захвата виде и другие устройства), которые потребляют большую мощность. В связи с этим возникает необходимость в разработке альтернативных подходов. Одним из таких подходов является концепция перестраиваемой вычислительной среды (ПВС), которая позволяет значительно увеличить скорость обработки данных и надежность системы за счет параллельных вычислений, уменьшая размеры и энергопотребление. Известные ученые, такие как K. Bondalapati, V. K. Prasanna [5], H. El-Rewini, M. Abd-El-Barr [13], R. Duncan [11], P. Garcia-Risueno, P. E. Ibanez [18], Э. В. Евреинов [71-73], В. И. Шмойлов [101], И.В. Прангишвили [73, 95], А.В. Каляев [74], В.Г. Хорошевский [71, 97, 98], И.А. Каляев [75-77], Е.И. Пупырев [96] и другие [19, 25, 34, 53, 57-59, 63, 69, 79, 91, 93, 100], внесли значительный вклад в развитие перестраиваемых вычислительных систем и построение параллельных вычислительных архитектур. Однако, до настоящего времени данная архитектура не была применена для построения карт окружающей среды для малогабаритных мобильных роботов в реальном масштабе времени.

Целью работы является повышение эффективности обработки данных в вычислительных машинах и комплексах путем разработки и исследования

алгоритмов и моделей ПВС для обработки картографической информации, используемой мобильными роботами.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследования:

1. Разработать методику обработки картографической информации, используемую в аппаратном обеспечении на ПВС.

2. Разработать алгоритмы формирования карты окружающего пространства (в 2Э- и ЭЭ-случае), ориентированные на аппаратное выполнение на вычислителях параллельно-конвейерного типа.

3. Осуществить интеграцию разработанных моделей ПВС с моделью мобильного робота.

4. Создать программное обеспечение для имитационного моделирования ПВС с целью применения разработанных алгоритмов и их тестирования.

Научная новизна диссертационной работы. В ходе исследования были получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана методика обработки картографической информации на ПВС, отличающаяся тем, что она ориентирована на выполнение задач на низком аппаратном уровне с использованием базиса логических функций «И, ИЛИ, НЕ». Методика позволяет достичь высокой эффективности и скорости выполнения задач, особенно при формировании карты окружающей среды в реальном времени на малогабаритном мобильном роботе.

2. Представлена математическая модель перестраиваемого автомата (ПА) для построения карты окружающей среды, отличающиеся тем что она представляется в базисе «И, ИЛИ, НЕ» и учитывает связи между информацией о текущем препятствии, уровень детализации карты, и позволяет на её основе строить специализированные ПВС, обеспечивающие обработку информацию за один машинный такт автомата.

3. Разработаны алгоритмы формирования карт окружающего пространства (для 2Э- и ЭЭ-случаев), отличающиеся тем, что ориентированы на реализацию в ПВС в которую вводится количество ПА, сопоставляемых с геометрическим

пространством для картирования и габаритными размерами робота, что позволяет компонентам ПВС автоматически выбирать активные элементы на основе местоположения робота в реальном времени и распределять информацию о препятствиях в среде за один машинный такт работы ПА.

Теоретическая значимость работы. Полученные в рамках работы результаты расширяют сферу применения теории однородных структур в навигационных задачах для построения карт окружающей среды. Представленные методика обработки картографической информации в ПВС и алгоритмы построения карт в 2Э-, 3Э-пространстве позволяют применять и развивать математические методы теории построения перестраиваемых структур в сфере автоматического управления мобильным роботом в части разработки программного обеспечения и специальных вычислителей.

Практическая значимость работы. Представленные методика обработки картографической информации в ПВС и алгоритмы построения карт в 2Э-, 3Э-пространстве могут быть использованы при разработке специализированных ПВС для навигационных систем, позволяющих распознавать препятствия и планировать работу робота, адаптируясь к внешней среде. Результаты исследования также могут быть использованы в системах обработки информации, управления и высокопроизводительных вычислительных системах.

Методы исследования. Для решения указанных задач использовались методы теории вычислительных систем, теории булевой алгебры, вычислительной геометрии и картографии. Экспериментальные исследования проводились с использованием методов имитационного моделирования на персональном компьютере (ПК).

На защиту выносятся:

1. Методика обработки картографической информации на ПВС, отличающаяся тем, что она ориентирована на выполнение задач на низком аппаратном уровне с использованием базиса логических функций «И, ИЛИ, НЕ». Методика позволяет достичь высокой эффективности и скорости выполнения

задач, особенно при формировании карты окружающей среды в реальном времени на малогабаритном мобильном роботе.

2. Математическая модель ПА для построения карты окружающей среды, отличающиеся тем что она представляется в базисе «И, ИЛИ, НЕ» и учитывает связи между информацией о текущем препятствии, уровень детализации карты, и позволяет на её основе строить специализированные ПВС, обеспечивающие обработку информацию за один машинный такт автомата.

3. Алгоритмы формирования карт окружающего пространства (для 2Э и 3Э случаев), отличающиеся тем, что ориентированы на реализацию в ПВС, в которую вводится количество ПА, сопоставляемых с геометрическим пространством для картирования и габаритными размерами робота, что позволяет компонентам ПВС автоматически выбирать активные элементы на основе местоположения робота в реальном времени и распределять информацию о препятствиях в среде за один машинный такт работы ПА.

Личный вклад. Основные результаты, представленные на защиту, были получены автором лично.

Соответствие содержания диссертации избранной специальности. Содержание диссертации соответствует паспорту научной специальности 2.3.5. Математическое и программное обеспечение вычислительных систем, комплексов и компьютерных сетей (технические науки) по направлению исследований «Модели и методы создания программ и программных систем для параллельной обработки данных» (п. 8 паспорта специальности).

Степень достоверности полученных результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается строгими математическими выводами, проведенными вычислительными экспериментами, согласованностью полученных результатов с имеющимися данными в российской, вьетнамской и иной литературе, а также с результатами моделирования и экспериментальными исследованиями.

Апробация результатов исследования. Основные результаты работы выносились на обсуждение на следующих конференциях: II Международная

конференция «Когнитивная робототехника» в рамках Международного форума «Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции» (Томск, 2017), IX Международная научно-практическая конференция «Информационно-измерительная техника и технологии» в рамках Международного форума «Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции» (Томск, 2018), III Международный форум «Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции» (Томск, 2019), VI Международная научно-практическая конференция «Новые импульсы развития: вопросы научных исследований» (Саратов, 2020), VIII Международная научно-практическая конференция «Научные

междисциплинарные исследования» (Саратов, 2020), II Международная научная конференция «Инженерные и информационные технологии, экономика и менеджмент в промышленности» (Волгоград, 2020), XII Международная научная конференция «Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности» (Казань, 2020), V Международный форум «Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции» (Томск, 2022).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 2 статьи в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, 3 статьи в сборниках материалов конференций, представленных в изданиях, входящих в Web of Science и/или Scopus, 8 публикаций в сборниках материалов международных научных и научно-практических конференций и форумов, получено 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений, списка литературы, списка иллюстраций и таблиц и двух приложений. Диссертация изложена на 187 страницах машинописного текста, содержит 101 рисунок, 9 таблиц.

В главе 1 «Роботы и технологические решения» охарактеризованы основные концепции навигационных систем автономных роботов, технологии и имеющиеся решения задач, стоящих перед автономными роботами.

В главе 2 «Разработка алгоритмов обработки картографической информации на перестраиваемых вычислительных средах» представлена модель построения карт окружающей робота среды в 2D- и ЭЭ-пространстве.

В главе 3 «Имитационное моделирование ПВС», рассматривается процесс создания модели ПВС, приводятся результаты моделирования, а также подробно описывается процесс разработки вычислительной модели для перенастройки 2D-и ЭЭ-сред во время движения робота.

В главе 4 «Имитационное моделирование поведения роботов, функционирующих на базе ПВС», представлена система моделирования, реализованная с помощью Gazebo и программное обеспечение Matlab. На этой основе проводятся тестирования и оценка работы робота, а также анализ имитационной модели и алгоритма формирования карты для робота.

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю, доктору технических наук С.В. Шидловскому, за его постоянную поддержку и помощь в обсуждении всех возникающих вопросов в процессе работы над диссертацией.

1 Роботы и технологические решения

Сегодня роль роботов в системах управления в целом и интеллектуальных системах управления в частности неоспорима. Стали доступны технологические решения, позволяющие гибко создавать роботов как на физическом, так и на логическом уровне, в то же время интеллектуальные алгоритмы управления позволяют эффективно управлять движением робота и планировать его работу. Опубликованные исследования проблемы построения карт окружающей среды для роботов сосредоточены на преобразовании исходных данных, полученных от сканирующих датчиков, в компактную карту, состоящую всего из нескольких обобщенных кривых. Процесс выполняется путем объединения нового сканирования с ранее рассчитанной картой окружения или же путем нахождения схожих характеристик или форм кривых в нескольких последовательных сканированиях пространства с целью слияния карты текущего сегмента с предварительно построенной глобальной картой пространства. На физическом уровне технология перенастройки компонентов и физических элементов в роботах постепенно была заменена программным обеспечением (реконфигурируемая логика на программируемом логическом контроллере или программируемой интегральной схеме и т.д.). В этой главе будут представлены основные концепции навигационных роботов, рассмотрена технология создания конечных автоматов, а также сценарии рабочей среды робота.

1.1 Роботы и технологические решения

В робототехнике робот рассматривается как интегрированная система аппаратного и программного обеспечения, способная к независимой работе. В данном параграфе будут описаны основные алгоритмы, используемые в навигации роботов, а также соответствующие модели аппаратной архитектуры. Далее будут охарактеризованы основы построения карт пространства как в двумерном, так и в

трехмерном варианте. Параллельно будет представлена предлагаемая аппаратная система, основанная на перестраиваемых вычислительных средах [88].

1.1.1 Навигационная технология

Общая среда движения робота обычно представлена в 2D- и 3D-пространствах. В 2Э-, 3Э-пространствах робот может двигаться в различных направлениях в зависимости от расположения препятствий вокруг него [88]. Поведение робота зависит от его текущего местоположения и окружения. Процесс построения карты движений робота в 2Э- и 3Э-пространствах возможен с помощью следующих шагов:

- Структурирование деятельности робота;

- Отображение движения робота в пространстве состояний;

- Построение карты среды для робота.

Чтобы структурировать возможные действия робота, а также отображать движение робота в пространстве состояний, необходимо определить соответствующую технологию навигации для робота. К популярным навигационным технологиям относятся: сенсорная, оптическая, лазерная навигация (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Технологическая схема, используемая навигационным роботом

Сенсорная навигация. Информация об окружающей среде может быть получена с помощью датчиков, среди которых наиболее доступны следующие

типы: инфракрасный датчик (обнаруживающий изменения в окружающей среде благодаря ИК-излучению), датчик движения (обнаруживает физические движения на устройстве или в окружающей среде), ультразвуковой датчик (обнаруживает и вычисляет движение объектов в окружающей среде через отражение звуковых волн) и т.д. Сигналы датчиков будут отправляться в центр управления роботом. На основе полученной информации об окружающей среде по установленным алгоритмам робот примет решение об изменении направления. Техника навигации с использованием датчиков довольно распространена из-за ее простой структуры, однако эффективность навигационного метода снижается, если сигнал датчиков зашумлен.

Оптическая навигация. В отличие от навигации с помощью датчиков, роботы с оптической камерой получают параметры окружающей среды посредством изображений, что позволяет формировать интуитивно понятные алгоритмы управления роботом. Оценка расстояния между роботом и препятствием помогает роботу спланировать правильный маршрут. Кроме того, с помощью технологии VSLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping - визуальная одновременная локализация и картирование) роботы с оптическими камерами могут создавать и запоминать карты. Однако ограничением данного метода навигации является освещенность окружающей среды и сложность обработки изображений.

Лазерная навигация. Если работа оптических камер в роботе затруднена спецификой окружающей среды или ограничена количеством света, то роботы используют лазерную технологию для быстрого обнаружения препятствий с помощью лазера на основе частотных характеристик световых волн. В результате можно определить положение и расстояние от робота до препятствия в реальном времени. Из-за направленности луча лазера, для эффективной работы лазерной навигации должен быть предусмотрен механизм поворота на 360 градусов, позволяющий роботу непрерывно сканировать окружающую среду. Система, отвечающая за перемещение роботов, использующих эту технологию, должна быть очень эффективной. Кроме того, с развитием технологии SLAM информация,

получаемая от лазерного датчика, позволяет создавать подробные и перестраиваемые карты движения робота в любой среде.

1.1.2 Техническое решение

Как уже упоминалось, робот является самодвижущимся с целью воссоздания его среды. Следовательно, в дополнение к алгоритмам управления аппаратная система для робота должна быть оснащена: блоком управления, системой памяти, системой ввода/вывода (датчики, управляющие устройства) для выполнения этих алгоритмов. При этом управление внутренней работой робота сосредоточено в центральном процессорном блоке. Обычно используемые технические решения для этих систем включают: микропроцессоры, микроконтроллеры, реконфигурируемую логику.

Микропроцессор (МП) характеризуется высокой вычислительной скоростью (GHz), универсальностью, высоким энергопотреблением, он играет важную роль в быстродействии устройства во время обработки данных, но МП - не единственный фактор, определяющий общую производительность системы. Кроме того, для интеграции микропроцессоров в систему управления требуется поддержка других дополнительных компонентов, таких как память, устройства ввода/вывода и т.д. В связи с этим МП часто используется в компьютерных системах с требованиями к высокопроизводительным вычислениям при выполнении арифметических и логических операций.

Минусы микропроцессора:

- Высокая цена;

- Высокое энергопотребление;

- Структура (аппаратное обеспечение) фиксированная, менее гибкая;

- Система обработки (аппаратное обеспечение) усложняется, когда ее приходится комбинировать с другими устройствами (память, устройства ввода/вывода и т.д.).

Микроконтроллеры (МК) известны как системы со средней скоростью и низким энергопотреблением, они часто используются для специализированных приложений.

В отличие от микропроцессора, для работы микроконтроллера не требуются периферийные устройства, такие как внешняя оперативная память или внешние запоминающие устройства. Хотя МК могут быть менее функциональными, чем их «родственники» в компьютере, но разработка схем и продуктов на основе микроконтроллеров намного проще и дешевле. Микроконтроллер может передавать только очень небольшое количество электрической энергии через свои контакты, это означает, что обычный микроконтроллер не может напрямую управлять большими электродвигателями, большими лампами или какой-либо другой большой нагрузкой. Кроме того, многие МК поддерживают наиболее популярные протоколы связи, такие как UART, SPI и I2C. Это чрезвычайно полезные функции при взаимодействии с другими устройствами, такими как компьютеры, продвинутые датчики или другие микроконтроллеры. Хотя на самом деле разработать подобные протоколы взаимодействия не так сложно, их встроенная интеграция со специализированным оборудованием позволяет сосредоточиться на других, более важных задачах.

Недостатки микроконтроллеров:

- Низкая скорость (MHz);

- Структура (аппаратное обеспечение) фиксированная, менее гибкая;

- Встроенная память обладает ограниченной емкостью (MB);

- Небольшой набор встроенных команд, ограничивающий некоторые методы программирования;

- Драйверы для систем, использующих МК, должны быть созданы и предварительно загружены в память, но при этом настройка работы системы сталкивается со многими недостатками.

Преимущества и недостатки микропроцессоров и микроконтроллеров можно суммировать в таблице ниже (Таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Преимущества и недостатки микропроцессоров и микроконтроллеров

Микропроцессор Микроконтроллеры

Архитектура Классическая архитектура Фон-Неймана с общей Гарвардская архитектура позволяет

памятью для инструкций и разделять инструкции

данных и данные обработке при

Доступные наборы CISC, RISC, MIPS CISC, RISC

встроенных команд

Частота процессора GHz MHz

Внутренняя память GB KB - MB

Порт ввода/вывода За счет периферии Встроенный

Программируемость Прямая Косвенная

Гибкость Зависит от программы контроллера Низкая

Потребление энергии Высокое Низкое

Приложение Универсальный Специальный

Цена Высокая Низкая

Реконфигурируемая логика (РЛ) разработана на основе логической комбинации входов и выходов с помощью базовых логических элементов (И, ИЛИ, НЕ), где адресные входы действуют как входные линии, а линии вывода данных действуют как выходные линии логической схемы. Поведение и функции РЛ могут быть изменены динамически произвольно на основе объединения элементов конфигурации. Кроме того, архитектура предоставляет возможность легко изменять программу, выполнять сложные алгоритмы с высокой точностью при сохранении аппаратной структуры системы. За последние несколько десятилетий реконфигурируемая логика неуклонно развивалась, и сегодня она применяется во многих различных областях. Известным примером являются программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) - одно из самых известных семейств архитектур РЛ (Рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Архитектура ПЛИС

ПЛИС являются производными от более ранних устройств, таких как программируемая память только для чтения (Programmable Read-Only Memory -PROM) и программируемое логическое устройство (ПЛУ). Эти устройства могут быть запрограммированы на заводе или в полевых условиях, но они используют технологию плавких предохранителей и не могут быть изменены после программирования. В отличие от этого ПЛИС хранит информацию о своей конфигурации на перепрограммируемом носителе, таком как статическая оперативная память (Static RAM - SRAM) или флэш-память [19].

ПЛИС состоит из логических модулей, соединенных каналами маршрутизации. Каждый модуль состоит из программируемой таблицы поиска, используемой для управления и выполнения логических функций элементов, из которых состоит каждая ячейка. Кроме того, ПЛИС содержит регистры (логические элементы, используемые для выполнения простейших функций памяти) и мультиплексоры (переключающие элементы).

ПЛИС также могут включать динамическую и статическую память на чипе, в зависимости от конкретной модели производителя. Кроме того, в ПЛИС можно

найти готовые компоненты, такие как процессорные ядра, контроллеры памяти, иББ-контроллеры или сетевые карты.

Благодаря гибкости конструкции, высокой скорости обработки, высокой адаптивности при сохранении фиксированного размера аппаратного обеспечения и энергопотребления системы, ПЛИС в настоящее время отдается преимущество в системах управления в целом и интеллектуальных системах управления в частности, то есть данное устройство может рассматриваться как основа для любой цифровой системы.

Однако построение структур ПЛИС для конкретных приложений довольно сложно, когда предлагается обзорная модель архитектуры для системы, алгоритма начального управления, выбора и организации основных логических элементов в каждом элементе ПЛИС и соединений между ними, в то время как микропроцессорами и микроконтроллерами поддерживаются аппаратные и программные системы (скрипты).

Работа навигационного робота настраивается в зависимости от окружающей среды; связь между структурами, специфичными для каждой позиции, и соответствующим движением робота является ситуативной, требующей гибкого аппаратного механизма управления роботом [88], тогда логичным выбором является применение реконфигурируемой логики (в частности ПЛИС).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Хоанг Тхуи Чанг, 2025 год

Список литературы

1. Ackerman, E. Latest Version of Gazebo Simulator Makes It Easier Than Ever to Not Build a Robot The popular robotics simulator gets a bunch of new features / IEEE Spectrum. - [S. l.], 2016. - URL: https://spectrum.ieee.org/latest-version-of-gazebo-simulator (дата обращения: 03.04.2019).

2. Ahmed, S.F. Physical and hybrid modelling techniques for earth-air heat exchangers in reducing building energy consumption: Performance, applications, progress, and challenges / S. F. Ahmed, G. Liu, M. Mofijur, A.K. Azad, M.A. Hazrat, Yu-Ming Chu // Solar Energy. - 2021. - Vol. 216. - P. 274-294. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X21000384 (дата обращения: 03.09.2022).

3. Ali, M. A. H. Online Mapping-Based Navigation System for Wheeled Mobile Robot in Road Following and Roundabout / Mohammed A. H. Ali, Musa Mailah // Applications of Mobile Robots. - 2018. - 22 p. - URL: https://www.intechopen.com/chapters/62563 (дата обращения: 26.01.2023). - DOI: 10.5772/intechopen.79412.

4. Bhasker, A. What is automata theory? / Ankit Bhasker - Quora : Quora Inc., 2020. - URL: https://www.quora.com/What-is-automata-theory (дата обращения: 02.02.2020).

5. Bondalapati, K. Reconfigurable computing: architectures, models and algorithms / Kiran Bondalapati, V. K. Prasanna // Current science. - 2000. - Vol. 78, № 7. - P. 828-837.

6. Budianto, E. Autonomous telecommunication networks coverage area expansion in disaster area using mobile robots / E. Budianto, A. Hafidh, F. AI Afif, A. Wibowo, W. Jatmiko, B. Hardian, P. Mursanto, A. Muis. 2011. - URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/6102209 (дата обращения: 26.01.2023). - DOI: 10.1109/MHS.2011.6102209.

7. Computer model. // - Wikipedia. - [S. l], 2022. - URL: https://simple.wikipedia.org/wiki/Computer _model (дата обращения: 23.12.2022).

8. Concept: Visual Modeling. - [S. l.], 2022. - URL: https: //www.utm.mx/~caff/doc/OpenUPWeb/openup/guidances/concepts/visual_mode ling_2C089766.html (дата обращения: 23.12.2022).

9. Dobson, J. A. Introduction to Statistical modelling / Annette J. Dobson // NY : Publisher Springer New York, 1983. - 125 p.

10. Du, Chen. Simultaneous Localization and Mapping of Mobile Robot with Research and Implementation / Chen Du, Yu Du // Advances in Computer Science Research : 3rd International Conference on Mechatronics Engineering and Information Technology (ICMEIT 2019). - 2019. - Vol. 87. - P. 577-580.

11. Duncan, R. A survey of parallel computer architectures / R. Duncan // Computer. - 1990. - Vol. 23, is. 2. - P. 5-16.

12. Elibol, A. Algorithmically Improved Framework for Image-only Robotic Mapping / Armagan Elibol, Nak Young Chong // 18th International Conference on Ubiquitous Robots (UR). Gangneung, Korea, July 12 - 14, 2021. - P. 515-520. - URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9494684 (дата обращения: 23.01.2023).

13. El-Rewini, H. Advanced computer architecture and parallel processing / Hesham El-Rewini, Mostafa Abd-El-Barr. - Hoboken : A John Wiley & Sons, Inc., 2005. - 287 p.

14. Fankhauser, P. Probabilistic Terrain Mapping for Mobile Robots with Uncertain Localization / Peter Fankhauser, Michael Bloesch, Marco Hutter // IEEE Robotics and Automation Letters. - 2018. - Vol. 3, is. 4. - 8 p. - URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8392399 (дата обращения: 26.01.2023). - DOI: 10.1109/LRA.2018.2849506.

15. Feder, Hans Jacob S. Adaptive Mobile Robot Navigation and Mapping / Hans Jacob S. Feder, John J. Leonard, Christopher M. Smith // The International Journal of Robotics Research. - 1999. - Vol. 18, is. 7. - P. 650-668. - URL: https: //web. mit.edu/2. 166/www/handouts/feder_leo-nard_smith_ij rr_j an-1999. pdf (дата обращения: 26.01.2023).

16. Filliat, D. Map-based navigation in mobile robots / David Filliat, Jean-Arcady Meyer. - [S. l], 2008. - URL: https://hal.science/hal-00655473/document (дата обращения: 23.09.2020).

17. Francis, A. Gas source localization and mapping with mobile robots: A review / Adam Francis, Shuai Li, Christian Griffiths, Johann Sienz // Jornal of Field Robotics. - 2022. - Vol. 39, is. 8. - P. 1341-1373. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/rob.22109. - DOI: 10.10 02/ rob.22109 (дата обращения: 23.01.2023).

18. Garcia-Risueno, P. A review of high performance computing foundations for scientists / Pablo Garcia-Risueno, Pablo Enrique Ibanez // International journal of modern physics C. - 2012. - Vol. 23, No 7. - P. 1-33.

19. Gokhale, M. Reconfigurable computing. Accelerating computation with field-programmable gate arrays / Maya Gokhale, Paul S. Graham. - Dordrecht : Springer, 2005. - 248 p.

20. Habib, M. Real Time Mapping and Dynamic Navigation for Mobile Robots / Maki K. Habib // International Journal of Advanced Robotic Systems. - 2007. - Vol. 4, No. 3. - P. 323-338. - URL: https: //www.researchgate.net/publication/221786663_Real_Time_Mapping_and_Dyn amic_Navigation_for_Mobile_Robots (дата обращения: 26.01.2023). - DOI: 10.5772/5681.

21. Hahnel, D. Map Building with Mobile Robots in Dynamic Environments / Dirk Hahnel, Rudolph Triebel, Wolfram Burgard, Sebastian Thrun // Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation. Taipei, Taiwan. September 14 - 19, 2003. - URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/1241816 (дата обращения: 16.09.2021). - DOI: 10.1109/ROBOT.2003.1241816.

22. Hahnel, D. Map Building with Mobile Robots in Populated Environments / Dirk Hahnel, Dirk Schulz, Wolfram Burgard // IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Lausanne, Switzerland, 30 September - 04 October, 2002. - 6 p. - URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/1041439?arnumber=1041439 (дата обращения: 26.01.2023).

23. Han, X. Semantic Mapping for Mobile Robots in Indoor Scenes: A Survey / Xiaoning Han, Shuailong Li, Xiaohui Wang, Weijia Zhou // Information. - 2021. - Vol. 12, Is. 2. - 14 p. - URL: https://www.mdpi.com/2078-2489/12/2/92 (дата обращения: 26.01.2023). - DOI: 10.3390/info12020092.

24. Hector_quadrotor. - [S. l.], 2022. - URL: https://github.com/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_quadrotor (дата обращения: 23.12.2022).

25. Hennessy, J. L. Computer Architecture / John L. Hennessy, David A. Patterson. - 5th ed. - MA: Morgan Kaufmann, 2012. - 1357 p.

26. Hornung, A. OctoMap: an efficient probabilistic 3D mapping framework based on octrees / Armin Hornung, Kai M. Wurm, Maren Bennewitz, Cyrill Stachniss, Wolfram Burgard // Autonomous Robots. - 2013. - Vol. 34. is. 3. - 17 p.

27. Jadidi, M. G. Gaussian processes autonomous mapping and exploration for range-sensing mobile robots / Maani Ghaffari Jadidi, Jaime Valls Miro, Gamini Dissanayake // Autonomous Robots. - 2018. - Vol. 42. - P. 273-290. - URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10514-017-9668-3 (дата обращения:

07.04.2022).

28. Karimi, S. Ontology-based approach to data exchanges for robot navigation on construction sites / Sina Karimi, I. Iordanova, David St-Onge // Journal of Information Technology in Construction. - 2021. - P. 546-565. - URL: https://www.researchgate.net/publication/353525615_Ontology-based_approach_ to_data_exchanges_for_robot_navigation_on_construction_sites (дата обращения:

26.01.2023).

29. Khillar, S. Difference Between Physical Model, Mathematical Model and Real World / Difference Between Similar Terms and Objects. - [S. l], April 12, 2021. - URL: http://www.differencebetween.net/scien-ce/difference-between-physical-model-mathematical-model-and-real-world/ (дата обращения: 23.12.2022).

30. Kortenkamp, D. Topological mapping for mobile robots using a combination of sonar and vision sensing / David Kortenkamp, Terry Weymouth // Proceedings of the Twelfth AAAI Conference on Artificial Intelligence. - 1994. - P. 979-984. - URL:

https://aaai.org/papers/00979-AAAI94-150-topological-mapping-for-mobile-robots-using-a-combination-of-sonar-and-vision-sensing/ (дата обращения: 20.09.2021).

31. Kostavelis, I. Semantic mapping for mobile robotics tasks: A survey / Ioannis Kostavelis, Antonios Gasteratos // Robotics and Autonomous Systems. - 2014. - Vol. 66. - P. 86-103. - DOI: 10.1016/j.robot.2014.12.006 (дата обращения: 12.10.2021)

32. Kowalewski, S. Semantic Mapping and Object Detection for Indoor Mobile Robots / S. Kowalewski, A. L. Maurin, J. C. Andersen // IOP Conference. Series: Materials Science and Engineering 517. - 2019. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/517/1/012012. -DOI: 10.1088/1757-899X/517/1/012012 (дата обращения: 01.11.2020).

33. Kung, C. H. Activity Modeling and Behavior Modeling / C. H. Kung, A. Solvberg // Proceedings of the IFIP WG 8.1 working conference on comparative review of information systems design methodologies: improving the practice. - North-Holland, Amsterdam, 1986. - P. 145-171.

34. Kung, S. Y. On supercomputing with systolic/wavefront array processors / Sun-Yuan Kung // Proceedings of the IEEE. - 1984. - Vol. 72, is. 7. - P. 867-884.

35. Lakaemper, R. Geometric Robot Mapping / Rolf Lakaemper, Longin Jan Latecki, Xinyu Sun, Diedrich Wolte // Conference: Discrete Geometry for Computer Imagery, 12th International Conference, DGCI 2005. - 2005. - P. 11-22. - URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-31965-8_2 (дата обращения: 23.01.2023).

36. Lee, S. Feature map management for mobile robots in dynamic environments / Se-Jin Lee, Byung-Jae Park, Jong-Hwan Lim, Dong-Woo Cho. // Journals Robotica. - 2010. - Vol. 28, is. 1. - P. 97-106. - URL: https://www.cambridge.org/core/journals/robotica/article/abs/feature-map-management-for-mobile-robots-in-dynamic-environments/BB8478797403F5326F A88FF67ED290A4. (дата обращения: 02.02.2020).

37. Liu, S. Autonomous Exploration and Map Construction of a Mobile Robot Based on the TGHM Algorithm / Shuang Liu, Shenghao Li, Luchao Pang, Jiahao Hu, Haoyao Chen, Xiancheng Zhang // Sensors. - 2020. - Vol. 20, is. 2. - 20 p. - URL:

https://www.mdpi.eom/1424-8220/20/2/490 (дата обращения: 26.01.2023). - DOI: 10.3390/s20020490.

38. Lösch, R. Design of an Autonomous Robot for Mapping, Navigation, and Manipulation in Underground Mines / Robert Lösch, Steve Grehl, Marc Donner, Claudia Buhl, Bernhard Jung // 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). - 2021. - 6 p. - URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/ 8594190 (дата обращения: 26.01.2023). - DOI: 10.1109/IR0S.2018.8594190.

39. Malagon-Soldara, M. S. Malagon-Soldara. Mobile Robot Localization: A Review of Probabilistic MapBased Techniques / Salvador Manuel Malagon-Soldara, Manuel Toledano-Ayala, Genaro Soto-Zarazua, R. V. Carrillo-Serrano, Edgar Alejandro Rivas-Araiza // International Journal of Robotics and Automation (IJRA). -2015. - Vol. 4, № 1. - P. 73-81.

40. Malec, E. The Benefits of Using Computer Simulation Models to Support Decision-Making / Elzbieta Malec. - 2018. - URL: https://www.researchgate.net/publication/320532907_The_Benefits_of_Using_Comp uter_Simulation_Models_to_Support_Decision-Making (дата обращения:

23.12.2022). - DOI: 10.1007/978-3-319-68619-6_20.

41. Markom, M. A. A mapping mobile robot using RP Lidar scanner / Marni Azira Markom, Abdul Hamid Adom, Erdy Sulino Mohd Muslim Tan, Shazmin Aniza Abdul Shukor, Norasmadi Abdul Rahim, Ali Yeon Md Shakaff // 2015 IEEE International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors (IRIS). - 2015 - 6 p. -URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/7451592 (дата обращения: 26.01.2023). -DOI: 10.1109/IRIS.2015.7451592.

42. Neuzil, T. Data Processing for Mapping in Mobile Robotics / Tomas Neuzil, Ondrej Jez // Novel Algorithms and Techniques in Telecommunications, Automation and Industrial Electronics. - 2008. - P. 251-254. - URL: https://link.springer.com/chap-ter/10.1007/978-1-4020-8737-0_45 (дата обращения:

26.01.2023). - DOI: 10.1007/978-1-4020-8737-0_45.

43. Nguyen H. T. T. Situations in Construction of 3D Mapping for Slam / Н. Т. T. Nguyen, S. Shidlovskiy // MATEC Web of Conferences. - 2018. - Vol. 155: 8th International Scientific and Practical Conference on Information and Measuring Equipment and Technologies, IME and T 2017. Tomsk, Russian Federation, November 22-25, 2017. - Article number 01055. - 6 p. - URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2018/14/matecconf_imet2018_01055.pdf. -DOI: 10.1051/matecconf/201815501055 (дата обращения: 05.10.2019).

44. Nguyen H. T. T. The method of building 3D map by the reconfigurable computing environment for unmanned aerial vehicles, drones / H. T. T. Nguyen, S. Shidlovskiy, T. C. Nguyen // Ural Environmental Science Forum : E3S Web of Conferences. - 2023. - Vol. 389: Sustainable Development of Industrial Region. - 11 p. - DOI: 10.1051/e3sconf/202338905054.

45. Nguyen H. T. T. Tunable computing Slam navigation environments / H. T. Т. Nguyen, S. Shidlovskiy // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. - Vol. 516 : III International Conference «Cognitive Robotics». Tomsk, Russian Federation, November 22-24, 2018. - Article number 012053. - 8 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/516/1/012053 (access date: 27.10.2020). - DOI: 10.1088/1757-899X/516/1/012053.

46. Nguyen H. T. Т. Building automatic control model for mobile robot navigation in combination with SLAM / Н. Т. Т. Nguyen, S. V. Shidlovskiy, Т. С. Nguyen // Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции: сборник материалов III Международного форума. Томск, 26-27 ноября 2019 г. - Томск, 2020. - С. 147-150.

47. Nguyen H. T. Т. Tunable computing environment for SLAM navigation / H. T. T. Nguyen, S. V. Shidlovskiy // Когнитивная робототехника: сборник тезисов III Международной конференции в рамках Международного форума «Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции». Томск, 21-23 ноября 2018 г. - Томск, 2018. - С. 91-94.

48. Nguyen, D. D. FPGA lá gi? Kién thúc vé cáu trúc FPGA vá lap trinh // Flatsome. - [S. l.], May 30, 2023. - URL: https://motbit.com/fpga-la-gi-kien-thuc-ve-cau-truc-fpga-va-lap-trinh.html.

49. Payá, L. A State-of-the-Art Review on Mapping and Localization of Mobile Robots Using Omnidirectional Vision Sensors / Luis Payá, Arturo Gil, Óscar Reinoso // Journal of Sensors. - 2017. - 20 p. - URL: https://www.researchgate.net/publication/316446461_A_State-of-the-Art_Review_on_Mapping_and_Localization_of_Mobile_Robots_Using_Omnidirecti onal_Vision_Sensors (дата обращения: 26.01.2023). - DOI: 10.1155/2017/3497650.

50. Physical model. / - URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Model#-Physical_model (дата обращения: 23.12.2022).

51. Quiley, M. ROS: an open-source Robot Operating System / Morgan Quigley, Ken Conley, Brian Gerkey, Josh Faust, Tully Foote, Jeremy Leibs, Eric Berger, Rob Wheeler, Andrew Ng // ICRA Workshop on Open Source Software. - 2009. - 6 p. -URL: https://robotics.stanford.edu/~ang/papers/icraoss09-R0S.pdf (дата обращения: 05.03.2018).

52. Robot Operating System // Wikipedia : The Free Encyclopedia. - [S. l], 2018. - URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Robot_Operating_System (дата обращения: 02.03.2018).

53. Schmidt, B. Bioinformatics: high performance parallel computer architectures / Bertil Schmidt. - Florida : CRC Press, 2010. - 370 p.

54. Shwe, L.L.T. Vision-Based Mobile Robot Self-localization and Mapping System for Indoor Environment / Lei Lei Tun Shwe, Wut Yi Win // American Academic Scientific Research Journal for Engineering, Technology and Sciences. - 2017. - Vol. 38, No. 1. - P. 306-324. - URL: https: //asrj etsj ournal. org/index.php/American_Scientific_Journal/article/view/3593 (дата обращения: 20.09.2021).

55. Spellman, F. R. Land Subsidence Mitigation: Aquifer Recharge Using Treated Wastewater Injection / Frank R. Spellman. - 2017. - 404 p. - DOI: 10.1201/9781315110943.

56. Takebayashi, T. Development of Magnetic-Based Navigation by Constructing Maps Using Machine Learning for Autonomous Mobile Robots in Real Environments / Takumi Takebayashi, Renato Miyagusuku, Koichi Ozaki // Sensors (Basel). - 2021. - Vol. 21, is. 12. - 22 p. - URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/21/12/3972 (дата обращения: 16.03.2022). - DOI: 10.3390/s21123972.

57. Tessier, R. Reconfigurable computing architectures / Russell Tessier, Kenneth Pocek, Andre Dehon // Proceedings of the IEEE. - 2015. - Vol. 103, is. 3. -P. 332-354.

58. Todman, T. J. Reconfigurable computing: architectures and design methods / T. J. Todman, G.A. Constantinides, S.J.E. Wilton, O. Mencer, W. Luk, P.Y.K. Cheung // IEE Proceedings - Computers and Digital Techniques. - 2005. - Vol. 152, is. 2. - P. 193-207.

59. Tokhi, M. O. Parallel computing for real-time signal processing and control / M. O. Tokhi, M. A. Hossain, M. H. Shasheed. - London : Springer, 2003. - 262 p.

60. Tranter, W. H. Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications / William H. Tranter, K. Sam Shanmugan, Theodore S. Rappaport, Kurt L. Kosbar // Prentice Hall PressOne Lake Street Upper Saddle River, NJUnited States. - 2004. - 800 p.

61. Turtlebot 3 Waffle. - URL: https://robotgeeks.ru/collection/robotis-turtlebot/product/turtlebot3-waffle-pi (дата обращения: 23.12.2022).

62. Turtlebot3: Package Summary // ROS.org [electronic resource]. - URL: http://wiki.ros.org/turtlebot3 (дата обращения: 10.01.2020).

63. Vanderbauwhede, W. High-performance computing using FPGAs / Wim Vanderbauwhed, Khaled Benkrid. - New York : Springer. - 2013. - 803 p.

64. Visualization system / ProjectChrono. - [S. l], 2016. - URL: https: //api. proj ectchrono .org/visualization_system.html (дата обращения: 10.01.2020).

65. West, A. Use of Gaussian process regression for radiation mapping of a nuclear reactor with a mobile robot / Andrew West, Ioannis Tsitsimpelis, Mauro Licata, Anze Jazbec, Luka Snoj, Malcolm J. Joyce, Barry Lennox // Scientific Reports. - 2021.

- Vol. 11. - Article number: 13975. - URL: https://www.nature.com/articles/s41598-021-93474-4 (дата обращения: 10.02.2022).

66. What is ROS? // The Robotics Back-End. - [S. l], 2018. - URL: https://roboticsbackend.com/what-is-ros/ (дата обращения: 02.09.2018).

67. Yamauchi, B. Mobile Robot Exploration and Map-Building with Continuous Localization / Brian Yamauchi, Alan C. Schultz, William Adams // Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Robotics and Automation. P. 3715-3720. -URL: http://robotfrontier.com/papers/icra98.pdf (дата обращения: 05.04.2021).

68. Аносов, В. Л. Имитационное моделирование : учебное пособие для студентов специальностей 7.050102 «Экономическая кибернетика» и 7.080404 «Интеллектуальные системы принятия решений» / В. Л. Аносов, В. Н. Черномаз.

- Краматорск : ДГМА. - 2007. - 156 с.

69. Воеводин, В.В. Параллельные вычисления / В.В. Воеводин, Вл.В. Воеводин. - СПб.: БХВ-Петербург. - 2002. - 608 с.

70. Гультяев, А. Визуальное моделирование в среде MATLAB : учебный курс / А. Гультяев. - Санкт-Петербург : Питер. - 2000. - 432 с.

71. Евреинов, Э. В. Однородные вычислительные системы / Э. В. Евреинов, В. Г. Хорошевский. - Новосибирск : Наука. - 1978. - 320 с.

72. Евреинов, Э. В. Однородные вычислительные системы, структуры и среды / Э. В. Евреинов. - Москва : Радио и связь. - 1981. - 208 с.

73. Евреинов, Э. В. Цифровые автоматы с настраиваемой структурой / Э. В. Евреинов, И. В. Прангишвили. - Москва : Энергия. -1974. - 240 с.

74. Каляев, А. В. Многопроцессорные системы с программируемой структурой / А. В. Каляев. - Москва : Радио и связь. - 1984. - 240 с.

75. Каляев, И. А. Перспективные высокопроизводительные реконфигурируемые вычислительные системы на основе ПЛИС VIRTEX-6 и VIRTEX-7 / И. А. Каляев, И. И. Левин, А. И. Дордопуло, Е. А. Семерников // Параллельные вычисления и задачи управления : труды VI Международной конференции (PACO'2012). - Москва, 2012. - С. 242-253.

76. Каляев, И. А. Применение высокопроизводительных реконфигурируемых вычислительных систем для цифровой обработки сигналов / И. А. Каляев, И. И. Левин, Е. А. Семерников // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А. С. Попова : сборник докладов 14-й Международной конференции «Цифровая обработка сигналов и её применение DSPA-2012». - Москва, 2012. - С. 377-381.

77. Каляев, И. А. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры / И. А. Каляев, И. И. Левин, Е. А. Семерников, В. И. Шмойлов. - Ростов-на-Дону : Изд-во ЮНЦ РАН, 2008. - 320 с.

78. Касаткин, Н. Е. Моделирование процесса построения и слияния карт местности группой автономных роботов-агентов / Н. Е. Касаткин, Т. А. Приходько // International Journal of Open Information Technologies. - 2022. - Vol. 10. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n7modelirova-nie-protses-sa-postroeniya-i-sliyaniya-kart-mestnosti-gruppoy-avtonomnyh-robotov-agentov/viewer (дата обращения: 26.01.2023).

79. Лукин, Н. А. Реконфигурируемые процессорные массивы для систем реального времени: архитектуры, эффективность, области применения / Н. А. Лукин // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2004. - Т. 44, № 9. - С. 36-46.

80. Моторин, Д. Е. Алгоритм многокритериального поиска траекторий движения робота на многослойной карте / Д. Е. Моторин, С. Г. Попов // Информационно-управляющие системы. - 2018. № 3(94). - С. 45-53. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/algoritm-mnogokriterialnogo-poiska-traektoriy-dvizheniya-robota-na-mnogosloynoy-karte/viewer. (дата обращения: 26.01.2023).

81. Нгуен X. T. Ч. Метод построения автоматического отображения для использования в перестраиваемых вычислениях для навигации мобильных роботов и БПЛА роботов / Х. Т. Ч. Нгуен, Т. К. Нгуен // Научные междисциплинарные исследования : сборник статей VIII Международной научно-практической конференции. Саратов, 22 декабря 2020 г. - Саратов, 2020. - Ч. 1. - C. 78-82.

82. Нгуен X. Т. Ч. Разработка инструментов построения моделей для навигации мобильных роботов / Х. Т. Ч. Нгуен, Т. К. Нгуен // Новые импульсы развития: вопросы научных исследований : сборник статей VI Международной научно-практической конференции. Саратов, 10 декабря 2020 г. - Саратов, 2020. - Ч. 1. - С. 110-114.

83. Нгуен Х. Т. Ч. Анализ ситуации в построении 3Э карт для БЬЛМ-навигации / Х. Т. Ч. Нгуен // Когнитивная робототехника : сборник тезисов II Международной конференции в рамках Международного форума «Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции». Томск, 22-25 ноября 2017 г. - Томск, 2017. - С. 34.

84. Нгуен Х. Т. Ч. Имитационная модель перестраиваемой вычислительной среды для создания навигационной карты мобильного робота / Х. Т. Ч. Нгуен, Т. К. Нгуен // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности : сборник научных статей по итогам XII Международной научной конференции. Казань, 30-31 декабря 2020 г. - Казань, 2020. - Ч. 2. - С. 73-75.

85. Нгуен Х. Т. Ч. Метод построения автомата в перестраиваемой вычислительной среде для навигации мобильного робота / Х. Т. Ч. Нгуен, Т. К. Нгуен // Инженерные и информационные технологии, экономика и менеджмент в промышленности : сборник научных статей по итогам Второй международной научной конференции. Волгоград, 24-25 декабря 2020 г. - Волгоград, 2020. - Ч. 1. - С. 262-264.

86. Нгуен Х. Т. Ч. Моделирование реконфигурируемой среды для навигации беспилотных летательных аппаратов / Х. Т. Ч. Нгуен // Современные наукоемкие технологии. - 2020. - № 12. ч. 1. - С. 86-95.

87. Нгуен Х. Т. Ч. Построение навигационных реконфигурируемых моделей мобильных роботов / Х. Т. Ч. Нгуен // Современные наукоемкие технологии. - 2020. - № 11, ч. 1. - С. 49-55.

88. Нгуен Х. Т. Ч. Создание перестраиваемых вычислительных сред для мобильных роботов в 2Б, 3Б среде / Х. Т. Ч. Нгуен, С. В. Шидловский, Т. К. Нгуен

// Сборник материалов конференции V Международного форум «Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции». Томск, 24-25 ноября 2022 г. - Томск, 2023. - C. 111-113.

89. Нгуен, Х. Т. Ч. Алгоритмы и модели перестраиваемых вычислительных сред для навигации мобильных роботов / Х. Т. Ч. Нгуен // Научный доклад об основных результатах подготовленной научно квалификационной работы (диссертации). - Томск, 2020 г. - C. 1-21.

90. Нгуен, Х. Т. Ч. Программа навигации и формирования 3D карты окружающего пространства на базе перестраиваемой вычислительной среды / Шашев Дмитрий Вадимович, Шидловский Станислав Викторович, Пославский Сергей Игоревич, Нгуен Хоанг Тхуи Чанг. - Свидетельство номер 2020665330.

91. Осинин, И. П. Организация параллельно-конвейерной СБИС-структуры с реконфигурируемой микроядерной архитектурой / И. П. Осинин, В. С. Князьков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки.

- 2013. - №. 3. - С. 75-84.

92. Павский, К.В. Методы расчета показателей и анализ эффективности функционирования большемасштабных распределенных вычислительных систем: автореф. дис. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук: 05.13.15 / Кирилл Валерьевич Павский. - Новосибирск, 2013. - 36 с.

93. Палагин, А. В. Реконфигурируемые вычислительные системы / А. В. Палагин, В. Н. Опанасенко. - Киев: Просвита, 2006. - 288 с.

94. Петухов, О. А. Моделирование: системное, имитационное, аналитическое : учебное пособие / О. А. Петухов, А. В. Морозов, Е. О. Петухова.

- 2-е изд., испр. и доп. - Санкт-Петербург : Изд-во СЗТУ, 2008. - 288 с.

95. Прангишвили, И. В. Микроэлектроника и однородные структуры для построения логических и вычислительных устройств / И. В. Прангишлвили, Н. А. Абрамова, Е. В. Бабичева, В. В. Игпатущепко. - Москва : Наука, 1967. - 228 с.

96. Пупырев, Е. И. Перестраиваемые автоматы и микропроцессорные системы / Е. И. Пупырев. - Москва : Наука, 1984. - 192 с.

97. Хорошевский, В. Г. Архитектура вычислительных систем / В. Г. Хорошевский. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. - 520 с.

98. Хорошевский, В. Г. Распределенные вычислительные системы с программируемой структурой / В. Г. Хорошевский // Вестник СибГУТИ. - 2010.

- № 2. - С. 3-41.

99. Шидловский, С. В. Автоматическое управление. Перестраиваемые структуры / С. В. Шидловский. - Томск : ТГУ, 2006. - 288 с.

100. Шидловский, С. В. Автоматическое управление. Реконфигурируемые системы: учебное пособие / С. В. Шидловский. - Томск : Изд-во Том. ун-та, 2010.

- 168 с.

101. Шмойлов, В. И. Архитектура однородных вычислительных сред / В. И. Шмойлов. - Львов : НТЦ «Интеграл», 1993. - 289 с.

Список иллюстраций и таблиц

Обозначение, номер, наименование

№ иллюстраций и таблиц, на которые дана ссылка

в диссертации

1. Рисунок 1.1 - Технологическая схема, используемая навигационным роботом

2. Рисунок 1.2 - Архитектура ПЛИС

3. Рисунок 1.3 - Структура квадродерева в двумерной модели

4. Рисунок 1.4 - Структура октодерева и пространство в форме куба

5. Рисунок 1.5 - Октодерево, сохраняющее занятую вершину (черная) в большом свободном пространстве (белая)

6. Рисунок 1.6 - Компоненты автомата

7. Рисунок 1.7 - Пример перестраиваемого автомата

8. Рисунок 1.8 - Перестраиваемая вычислительная среда (ПВС)

9. Рисунок 2.1 - Общая архитектура системы

10. Рисунок 2.2 - Координатное положение объектов в окружающей среде

11. Рисунок 2.3 - Окружающая среда 3x3

12. Рисунок 2.4 - Окружающая среда 3x3

13. Рисунок 2.5 - Представление ПВС для среды 3x3

14. Рисунок 2.6 - Схема нахождения робота относительно ПВС

15. Рисунок 2.7 - Схема нахождения работа относительно ПВС

16. Рисунок 2.8 - Схема нахождения работа относительно ПВС

17. Рисунок 2.9 - Схематичное изображение необходимых автоматов

18. Рисунок 2.10 - Последовательность позиции ячеек в одной и той же группе

19. Рисунок 2.11 - Разбиение окружающего пространства

20. Рисунок 2.12 - Разбиение окружающего пространства

21. Рисунок 2.13 - Разбиение окружающего пространства

22. Рисунок 2.14 - Элементы в группе

Номер раздела, подраздела, приложения диссертации, в котором

дана ссылка Параграф 1.1.1

Параграф 1.1.2 Параграф 1.1.3

Параграф 1.1.3

Параграф 1.1.3

Параграф 1.1.4 Параграф 1.1.4

Параграф 1.1.5

Глава 2

Параграф 2.1.1

Параграф 2.1.1 Параграф 2.1.1 Параграф 2.1.1 Параграф 2.1.1

Параграф 2.1.1

Параграф 2.1.1

Параграф 2.1.1

Параграф 2.1.2

Параграф 2.1.2

Параграф 2.1.2

Параграф 2.1.2

Параграф 2.1.2

23. Рисунок 2.15 - Взаимосвязь между членами группы и компонентами соседних групп

24. Рисунок 2.16 - Схемы необходимых автоматов: XI - входящие сигналы, / - результат,/1-4 -вывод автоматных соединений

25. Рисунок 2.17 - Структура вычислительного компонента в 2D-среде

26. Рисунок 2.18 - Схема алгоритма функционирования перестраиваемого автомата для робота в 2D-среде

27. Рисунок 2.19 - Представление ПВС в пространстве и автоматное отображение 2D-карты окружающей среды

28. Рисунок 2.20 - Двоичное картографическое представление 2D-среды

29. Рисунок 2.21 - Схема алгоритма работы перестраиваемой вычислительной среды в двумерном случае

30. Рисунок 2.22 - Графическое представление слоев и групп, из которых они состоят

31. Рисунок 2.23 - Представление порядка нумерации элементов в слое 1

32. Рисунок 2.24 - Отображение порядка вывода элементов в группе

33. Рисунок 2.25 - Отображение порядка соединения элементов между группами

34. Рисунок 2.26 - Представление последовательности из элементов, соединенных между слоями 1 и 2

35. Рисунок 2.27 - Различные автоматные отображения ЭВ

36. Рисунок 2.28 - Структура ЭВ в случае трехмерного пространства

37. Рисунок 2.29 - Блок-схема алгоритма функционирования ЭВ в ПВС в случае движения робота в трехмерном пространстве

38. Рисунок 2.30 - Схема алгоритма работы перестраиваемой вычислительной среды в трехмерном случае

39. Рисунок 3.1 - Классификационная схема общей модели

40. Рисунок 3.2 - Функциональный блок модели в 2Б-среде

Параграф 2.1.2 Параграф 2.1.2

Параграф 2.1.2 Параграф 2.1.2

Параграф 2.1.2

Параграф 2.1.2 Параграф 2.1.2

Параграф 2.2 Параграф 2.2 Параграф 2.2 Параграф 2.2 Параграф 2.2

Параграф 2.2 Параграф 2.2 Параграф 2.2

Параграф 2.2

Параграф 3.1.1 Параграф 3.2.1

41. Рисунок 3.3 - Внутренняя структура функционального блока модели ПВС для двумерного случая

42. Рисунок 3.4 - Функциональный блок модели в 3Б-среде

43. Рисунок 3.5 - Структура модели в трехмерном случае

44. Рисунок 3.6 - Фрагментация внутренней структуры функционального блока для трехмерного случая

45. Рисунок 3.7 - Имитационная модель ПВС с размером карты 6*6

46. Рисунок 3.8 - Имитационная модель ПВС для реализации алгоритма формирования карты в двумерном пространстве

47. Рисунок 3.9 - Тестирование модели ПВС в двумерном случае

48. Рисунок 3.10 - Структура модели ПВС размером 6*6*6 ЭВ

49. Рисунок 3.11 - Имитационная модель ПВС для реализации алгоритма формирования карты в трехмерном пространстве

50. Рисунок 3.12 - Ошибка построения карты (в случае 2D без группировки)

51. Рисунок 3.13 - Ошибка построения карты (в случае 2D с группировкой)

52. Рисунок 3.14 - Ошибка построения карты (в случае 3D без группировки)

53. Рисунок 3.15 - Ошибка построения карты (в случае 3D с группировкой)

54. Рисунок 4.1 - Общая архитектурная модель

55. Рисунок 4.2 - Диаграмма, показывающая взаимосвязь между ROS и Matlab

56. Рисунок 4.3 - Моделирование робота Turtlebot 3 Waffle в GAZEBO

57. Рисунок 4.4 - Моделирование робота Turtlebot 3 Waffle в Gazebo

58. Рисунок 4.5 - Моделирование робота Hector-Quadrotor в Gazebo

59. Рисунок 4.6 - Обмен сообщениями между двумя узлами ROS

60. Рисунок 4.7 - Иллюстрация соединения между ROS и Matlab

61. Рисунок 4.8 - Искусственная среда для робота "Turtlebot 3 Waffle" в Gazebo

Параграф 3.2.1

Параграф 3.2.2 Параграф 3.2.2 Параграф 3.2.2

Параграф 3.3.1 Параграф 3.3.1

Параграф 3.3.1 Параграф 3.3.2 Параграф 3.3.2

Параграф 3.3.2

Параграф 3.3.2

Параграф 3.3.2

Параграф 3.3.2

Параграф 4.1 Параграф 4.1

Параграф 4.1

Параграф 4.1

Параграф 4.1

Параграф 4.2.1

Параграф 4.2.1

Параграф 4.2.1

62. Рисунок 4.9 - Двусторонние соединения ячеек в ПВС

63. Рисунок 4.10 - Схема модели ПВС

64. Рисунок 4.11 - Имитационная модель пространства для перемещения робота Turtlebot 3 Waffle в Gazebo

65. Рисунок 4.12 - Изображение карты, полученной после движения Turtlebot 3 Waffle на 1 блок вперед

66. Рисунок 4.13 - Карта, полученная в Matlab, в результате движения робота в Gazebo

67. Рисунок 4.14 - Карты имитационной среды

68. Рисунок 4.15 - Изображение карты, полученной после движения Turtlebot 3 Waffle на 1 блок вперед

69. Рисунок 4.16 - Изображения карты, полученные после движения Turtlebot 3 Waffle еще на 2 блока вперед

70. Рисунок 4.17 - Изображения карты, полученные после движения Turtlebot 3 Waffle на позицию y = 4

71. Рисунок 4.18 - Карта, полученная в Matlab, в результате движения робота в Gazebo

72. Рисунок 4.19 - Карты имитационной среды

73. Рисунок 4.20 - Модель пространства для дрона Hector-Quadrotor

74. Рисунок 4.21 - Траектория движения робота в помещении для первого случая

75. Рисунок 4.22 - Промежуточные изображения в слоях 1, 2, 3, 4, 5 пространства во время полета робота Hector-Quadrotor

76. Рисунок 4.23 - Промежуточный вид карты слоя 6 во время полета робота Hector-Quadrotor

77. Рисунок 4.24 - Карта в шестом слое

78. Рисунок 4.25 - Карты имитационной среды

79. Рисунок 4.26 - Промежуточные изображения в слоях 1, 2, 3, 4 пространства во время полета робота Hector-Quadrotor

80. Рисунок 4.27 - Промежуточное изображение карты, полученной после того, как робот Hector-Quadrotor пролетел два блока

81. Рисунок 4.28 - Слой 5 карты пространства

82. Рисунок 4.29 - Слой 6 карты пространства

Параграф 4.2.1

Параграф 4.2.1 Параграф 4.2.2

Параграф 4.2.2

Параграф 4.2.2

Параграф 4.2.2 Параграф 4.2.2

Параграф 4.2.2 Параграф 4.2.2

Параграф 4.2.2

Параграф 4.2.2 Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3

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.

Рисунок 4.30 - Траектория полета робота Иес1:ог-Риаёго1:ог в окружающей среде в случае 2

Рисунок 4.31 - Промежуточные изображения в 5 слое пространства во время полета робота Иес1:ог-Риаёго1:ог

Рисунок 4.32 - Промежуточные изображения в 5 слое пространства во время полета робота Иес1:ог-Риаёго1:ог

Рисунок 4.33 - Первый слой карты Рисунок 4.34 - Второй слой карты Рисунок 4.35 - Третий слой карты Рисунок 4.36 - Четвертый слой карты Рисунок 4.37 - Пятый слой карты Рисунок 4.38 - Шестой слой карты Рисунок 4.39 - Промежуточные изображения в слоях 5 и 4 пространства во время полета робота Иес1:ог-Риаёго1:ог

Рисунок 4.40 - Промежуточные изображения в 5 и 4 слоях пространства во время полета робота Иес1:ог-Риаёго1:ог

Рисунок 4.41 - Итоговые изображения карты в слоях 5 и 4 пространства во время полета робота Иес1:ог-Риаёго1:ог Рисунок 4.42 - Первый слой карты Рисунок 4.43 - Второй слой карты Рисунок 4.44 - Третий слой карты Рисунок 4.45 - Четвертый слой карты Рисунок 4.46 - Пятый слой карты Рисунок 4.47 - Шестой слой карты Рисунок 4.48 - Карты имитационной среды Таблица 1.1 - Преимущества и недостатки микропроцессоров и микроконтроллеров Таблица 4.1 - Значения сигналов настройки 2, соответствующих позициям ЭВ в ПВС Таблица 4.2 - Значения сигналов настройки 2, соответствующих позициям ЭВ в ПВС Таблица 4.3 - Значения сигналов настройки 2 в слое 6, соответствующие позиции ЭВ в ПВС Таблица 4.4 - Значения сигналов настройки 2 в слое 6, соответствующие позиции ЭВ в ПВС Таблица 4.5 - Значения сигналов настройки 2 в слое 5, соответствующие позиции ЭВ в ПВС Таблица 4.6 - Значения сигналов настройки 2 в слое 5, соответствующие позициям ЭВ в ПВС

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 4.2.3 Параграф 1.1.2

Параграф 4.2.2

Параграф 4.2.2

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

Параграф 4.2.3

109. Таблица 4.7 - Значения сигналов настройки 2 в Параграф 4.2.3 слое 5, соответствующие позициям ЭВ в ПВС

110. Таблица 4.8 - Значения сигналов настройки 2 в Параграф 4.2.3 слое 4, соответствующие позициям ЭВ в ПВС

168

Приложение А Акты о внедрении результатов диссертационной работы

Vietnam Maritime University (VMU) hereby confirms that:

Major findings of the research title:

Models and algorithms for building an environment map by mobile robots based on reconfigurable computing environments

As proposed by: Ms. NGUYEN HOANG THUY TRANG

Passport number: Q00380718, issued on October 10th 2023, at the Consulate General of Vietnam in Ekaterinburg. Lecturer of Vietnam Maritime University (VMU) PhD candidate at Tomsk State University (Russia)

Has been applied in designing and conducting courses on embedded systems, open source operating system, open source application development, programming mobile robots for students in "Software Engineering7" and "Information Technology" Majors of VMU and has effectively contributed to the education quality enhancement and proved to be highly potential for further study and application.

Details of applied findings are as shown in the following appendix.

ВЬЕТНАМСКИЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ

Хайфоне, 15 февраля 2024 г. СЕРТИФИКАЦИОННОЕ ПИСЬМО

По предложению: Г-жа НГУЕН ХОАНГ ТХУИ ЧАНГ

Номер паспорта: (200380718, выдан 10 октября 2023 года, в Генеральном консульстве Вьетнама в Екатеринбурге. Преподаватель Вьетнамского морского университета (\'МЬ) аспирант Томского государственного университета (Россия)

Вьетнамский морской университет (УМИ) настоящим подтверждает, что:

Основные выводы исследования:

«Модели и алгоритмы построения карты окружающей среды мобильными роботами на основе перестраиваемых вычислительных сред» применялись при разработке и проведении курсов по встраиваемым системам, операционной системе с открытым кодом, разработке приложений с открытым кодом, программированию мобильных роботов для студентов по направлениям «Программная инженерия» и «Информационные технологии» в УМИ Исследование внесло существенный вклад в повышение качества образования и доказало высокий потенциал для дальнейшего применения.

Подробная информация о результатах исследований представлена в следующем приложении.

От лица Университета ЗАМЕСТИТЕЛЬ ПРЕЗИДЕНТА

Доцент. Доктор наук. Нгуен Минь Дык

Печать: Министерство транспорт. Вьетнамский морской университет.

правильность перевода с вьетнамского и английского языков на русский язык

переводчик _рт/Э^^е Тхе> __

Российская Федерация

Город Томск, Томская область, Российская Федерация

Четырнадцатого декабря две тысячи двадцать четвёртого года

Я, Афанасьева Евгения Владимировна, временно исполняющая обязанное™, нотариуса нотариального округа город Томск Петюкевича Павла Станиславовича, свидетельствую подлинность подписи переводчика Нгуен Тхе Кыонг. Подпись сделана в моем присутствии. Личность подписавшего документ установлена.

Зарегистрировано в реестре: № 70/46-н/70-2024-6-439.

TR

f IfeMWC HANG HAI VIET NAM

UNIVERSITY

viet nmlj)

APPENDIX

BUS

i

(Attachment to the letter of certification on Research result Application)

The results achieved in the candidate dissertation of PhD student Nguyen Hoang Thuy Trang are:

Navigational robots use technology to guide their movements and work plans. This technology determines the way to move, identify, and plan to work for the robot to adapt to the external environment, allowing the robot to operate autonomously - an intelligent robot. With the goal of building maps for robots capable of recreating environments, the dissertation focuses on researching and proposing reconfigurable computational environment models and algorithms to create environmental maps while controlling this robot. Starting with motion structuring, the robot's motion space is partitioned. The connection between the robot and the obstacle position is logicalized by basic logic functions (AND, OR, NOT), thereby forming the operating state space for the robot and determining elementary computings -reconfigurable automatons and general processing structure - the reconfigurable computing environment (I7BC) in robot navigation. By changing the connections between the logical elements that configure the TTBC, the hardware system can be restructured, thereby allowing the operation of the cartographic information processing method for the mobile robot to build the algorithm of map formation for the robot to become flexible and adapt to the robot's operation, allowing the robot to adapt to the environment, ensuring accuracy and reliability. With the support of the Gazebo modeling tool, the Matlab simulation software, the robot's operation, as well as the simulation model, the algorithm of map formation for the robot is tested and evaluated. Proposing the HBC model to be used in forming maps for robots in particular and autonomous robots in general can lead to a new trend in intelligent control and handling techniques.

ЬЬьТНЛМСКНЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИЛОЖЕНИЕ

7 ение к письму о заверении заявки на результат исследования)

V.

Результаты, достигнутые в кандидатской диссертации аспиранта Нгуен Хоанг I хуи Чанг, следующие:

Навигационная технология определяет способ перемещения, локализация и план работы для автономного действия в среде. Эта технология определяет способ перемещения, идентификации и план работы, чтобы робот мог адаптироваться к внешней среде, что позволяет ему действовать автономно - интеллектуальный робот. С целью создания карт для малогабаритных роботов в реальном времени, диссертация посвящена исследованию и предложению перестраиваемых вычислительных моделей среды и алгоритмов для формирования карт среды. Для строения карты среды, пространство разбивается на части. Связь между роботом и положением препятствия логизируется с помощью базовых логических функций (И, ИЛИ, НЕ), тем самым формируется пространство рабочих состояний робота и определяются элементарные вычислители - перестраиваемые автоматы и общая структура обработки -перестраиваемая вычислительная среда (ПВС) в формировании карты. Изменяя связи между логическими элементами, конфигурирующими ПВС, можно реструктурировать аппаратную систему, тем самым обеспечивая работу метода обработки картографической информации для мобильного робота, чтобы алгоритм формирования карты для робота стал гибким и адаптировался к работе робота, позволяя ему приспосабливаться к окружающей среде, обеспечивая точность и надежность. С помощью инструмента моделирования Gazebo, программы моделирования Matlab, работы робота, а также имитационной модели тестируется и оценивается алгоритм формирования карты для робота. Предложение модели ПВС для использования при формировании карт для роботов в частности и автономных роботов в целом может привести к новому направлению в интеллектуальном управлении и технологиях управления.

Печать: Министерство транспорт. Вье

тнамскии морской университет.

правильность перевода с вьетнамского и андийского языков на русский язык переводчик_ ^

Российская Федерация Город Томск, Томская область, Российская Федерация Четырнадцатого декабря две тысячи двадцать четвёртого года

Я, Афанасьева Евгения Владимировна, временно исполняющая обязанности нотариуса нотариального округа город Томск Петюкевича Павла Станиславовича, свидетельствую подлинность подписи переводчика Нгуен Тхе Кыонг.

Подпись сделана в моем присутствии.

Личность подписавшего документ установлена.

Зарегистрировано в реестре: № 70/46-н/70-2024-6-440.

VIE TNAM MARITIME UNIVERSITY SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM

CENTER OF INFORMATION Independence - Freedom - Happiness

TECHNOLOGY APPLICATION AND DEVELOPMENT

№: 09 /GCN-C1TAD Hai Phong city, <22 February 2024

CERTIFICATE On the application of the results of the candidate dissertation of PhD student Nguyen Hoang Thuy Trang to research and teach at Center of Information Technology Application and

Development (C1TAD)

DIRECTOR OF CENTER OF INFORMATION TECHNOLOGY APPLICATION AND DEVELOPMENT CERTIFIES THAT

PhD student Nguyen Hoang Thuy Trang, lecturer of the Faculty of Information Technology at Vietnam Maritime University, passport number Q003807I8, issued on 10/10/2023, place of issue: Consulate General of Vietnam in Ekaterinburg.

This document certifies the results of applying the PhD dissertation of PhD student Nguyen Hoang Thuy Trang at Tomsk State University (Russia) to build models and algorithms for building an environment map by mobile robots based on rcconfigurable computing environments for teaching, scientific research, and the development of robotic systems at the Center of Information Technology Application and Development.

Navigational robots use technology to guide their movements and work plans. This technology determines the way to move, identify, and plan to work for the robot to adapt to the external environment, allowing the robot to operate autonomously - an intelligent robot. With the goal of building maps for robots capable of reproducing the environment, the dissertation focuses on researching and proposing models and algorithms to create an environment map based on reconfigurable computing environment for controlling this robot. Starting with motion structuring, the robot's motion space is partitioned. The connection between the robot and the obstacle position is logicalized by basic logic functions (AND, OR, NOT), thereby forming the operating state space for the robot and determining elementary computings - reconfigurable

Center of Information Technology Application and Development. Add: Room 108. Building A5, Headquarters of Vietnam Maritime University. 484 Lach Tray Street, Hai Phong City, Vietnam. Tel: [phone]. Website: http://cilad.vn/

automatons and general processing structure the rec on figurable computing environment (riBC) in robot navigation. By changing the connections between the logical elements that configure the 1IBC. the hardware system can be restructured, thereby allowing the operation of the cartography information processing method for the mobile robot to build the algorithm of map formation for the robot to become flexible and adapt to the robot's operation, allowing the robot to adapt to the environment, ensuring accuracy and reliability. With the support of the Gazebo modeling tool, the Matlab simulation software, the robot's operation, and the simulation model, the algorithm of map formation for the robot is tested and evaluated. Proposing the FIBC model to be used in forming maps for robots in particular and autonomous robots in general can lead to a new trend in intelligent control and handling techniques.

With the above results, the dissertation conducted by PhD student Nguyen Hoang Thuy Trang can be fully applied in the projects on robots as well as robot products provided by the Center of Information Technology Application and Development and have good development prospects in the future./.

Center of Information Technology Application and Development. Add: Room 108. Building A5, Headquarters of Vietnam Maritime University, 484 Lach Tray Street. I lai Phong City, Vietnam, Tel [phone]. Website: http://citad.vn/

Recipients:

- PhD student Nguyen Hoang Thuy Trang;

- Save in Clerical Department in CITAD

¿t? GIÁM DOC

ВЬЕТНАМСКИМ МОРСКОЙ

УНИВЕРСИТЕТ ЦЕНТР ПРИМЕНЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКАЯ РЕСПУБЛИКА ВЬЕТНАМ Независимость - Свобода - Счастье

№: 09/GCN-CITAD

Город Хайфоне, 22 февраля 2024 г.

СЕРТИФИКАТ

О применении результатов кандидатской диссертации аспиранта Нгуен Хоанг Тхуи Чанг для научной и преподавательской деятельности в Центре применения и развития информационных технологий (CITAD)

ДИРЕКТОР ЦЕНТРА ПРИМЕНЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ

Аспирант Нгуен Хоанг Тхуи Чанг - преподаватель факультета информационных технологий Вьетнамского морского университета, номер паспорта 000380718, выдан 10.10.2023, место выдачи: Генеральное консульство Вьетнама в Екатеринбурге.

Настоящий документ удостоверяет применение диссертационной работы аспиранта Нгуен Хоанг Тхуи Чанг в Томском государственном университете (Россия) по построению моделей и алгоритмов построения карты среды мобильными роботами на основе перестраиваемых вычислительных сред в преподавании, научных исследованиях и разработке робототехнических систем в Центре применения и развития информационных технологий.

Роботы используют навигационную систему для управления своих движений и планов работы. Эта система определяет способ перемещения, локализацию и план работы в среде, что позволяет ему действовать автономно -интеллектуальный робот. Ключевым этапом в навигации является формирование карт. С целью создания карт окружающей среды энерго-экономическим методом в реальном времени, диссертация посвящена разработки моделей и алгоритмов для формирования карты окружающей среды на основе перестраиваемой вычислительной среды роботам. Начиная со структурирования движения, пространство движения робота разбивается на части. Связь между роботом и

Центр применения и развития информационных технологий. Адрес: Комната 108, корпус А5, Главный офис Вьетнамского морского университета, улица Лач Чай, 484, город Хайфонг, Вьетнам, Тел: [phone]. Веб-сайт: http://citad.vn/

ТЕХНОЛОГИЙ УДОСТОВЕРЯЕТ, ЧТО:

положением препятствия логизируется с помощью базовых логических функций (И, ИЛИ, НЕ), тем самым формируется пространство рабочих состояний робота и определяются элементарные вычислители - перестраиваемые автоматы и общая структура обработки перестраиваемой вычислительной среды (ПВС) в навигации робота. Изменяя связи между логическими элементами, конфигурирующими ПВС, можно реструктурировать аппаратную систему, тем самым обеспечивая работу метода обработки картографической информации для мобильного робота, построить алгоритм формирования карты для робота, сделать его гибким и адаптивным к работе робота, позволяющим роботу адаптироваться к окружающей среде, обеспечивая точность и надежность. С помощью инструмента моделирования Gazebo, программы моделирования Matlab, работы робота и имитационной модели тестируется и оценивается алгоритм формирования карты для робота. Модель ПВС для формирования карт роботам в частности и автономным роботам в целом может быть полезно в интеллектуальном управлении и технике манипулирования роботов.

Диссертация, выполненная аспирантом Нгуен Хоанг Тхуи Чанг, была использована в проектах разработки роботов, а также робототехнической продукции центром применения и развития информационных технологий, и имеет хорошие перспективы развития в будущем./.

ДИРЕКТОР

Доктор наук. Нгуен Хыу Туан

Печать: Центр применения и развития информационных технологий -Вьетнамский Морской Университет

Получатели:

- Аспирант Нгуен Хоанг Тхуи Чанг;

- Сохранить в отделе канцелярии в

CITAD.

HONG BANG DISTR1CT-HAI PHONG CITY AN BIEN SOFTWARE JOINT STOCK COMPANY

№: if /GCN-ABSOFT

SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence - Freedom - Happiness

Hai Phong city, J5 February 2024

CERTIFICATE