Введение .......................................................................................................................7
Глава 1. Задача обеспечения безопасности при автономном управлении
движением наземных мобильных роботов ............................................................... 16
1.1 Подходы к обеспечению безаварийного движения мобильных роботов ...... 18
1.2 Классификация причин возникновения аварий при автономном
управлении движением наземных мобильных роботов....................................... 46
1.3 Воздействие на систему автономного управления движением наземного
мобильного робота ................................................................................................. 47
1.4 Особенности применения наземных мобильных роботов при выполнении
целевых задач ......................................................................................................... 50
1.5 Задача обеспечения безопасности при автономном управлении
движением наземных мобильных роботов ........................................................... 52
1.6 Постановка научной задачи исследования ..................................................... 54
1.7 Выводы по первой главе .................................................................................. 56
Глава 2. Метод обеспечения безопасности при автономном управлении
движением наземных мобильных роботов ............................................................... 58
2.1 Построение карты внешней среды .................................................................. 61
2.2 Оценка вероятности столкновения мобильного робота с препятствиями .... 63
2.2.1 Оценка вероятности наличия препятствия в области движения
наземного мобильного робота ........................................................................... 64
2.2.2 Оценка вероятности наезда мобильного робота на препятствие............ 65
2.2.3 Оценка вероятности столкновения мобильного робота с
препятствием ...................................................................................................... 67
3
Стр.
2.3 Формирование множества возможных стратегий движения мобильного
робота...................................................................................................................... 68
2.3.1 Принятие системой автономного управления движением решений на
основе анализа показателя аварийной ситуации .............................................. 69
2.3.2 Оценка безопасной скорости движения наземного мобильного
робота по траектории ......................................................................................... 70
2.3.3 Оценка потенциального ущерба от реакции системы автономного
управления движением в случае отсутствии аварии в реальности ................. 75
2.3.4 Оценка ущерба от потенциальных столкновений наземного
мобильного робота с препятствиями ................................................................ 76
2.4 Выбор оптимальной стратегии движения наземного мобильного робота .... 78
2.4.1 Критерий выбора оптимальной стратегии движения наземного
мобильного робота ............................................................................................. 78
2.4.2 Оценка потенциального временного ущерба при движении
наземного мобильного робота в соответствии со стратегией.......................... 79
2.4.3 Оценка потенциального ущерба от необходимого маневра наземного
мобильного робота для движения в соответствии со стратегией .................... 79
2.5 Структура метода обеспечения безопасности при автономном
управлении движением наземных мобильных роботов....................................... 80
2.6 Выводы по второй главе .................................................................................. 85
Глава 3. Оценка качества движения наземного мобильного робота по опорному
маршруту .................................................................................................................... 87
3.1 Показатели качества движения наземного мобильного робота по
опорному маршруту ............................................................................................... 87
4
Стр.
3.2 Определение эвристических функций для количественной оценки
потенциальных ущербов........................................................................................ 89
3.3 Разработка статистической имитационной модели движения наземного
мобильного робота по опорному маршруту ......................................................... 92
3.3.1 Разработка упрощенной имитационной модели движения наземного
мобильного робота в целевую точку................................................................. 94
3.3.2 Разработка упрощенной статистической имитационной модели
движения мобильного робота по опорному маршруту .................................... 97
3.3.3 Разработка статистической имитационной модели движения
наземного мобильного робота по опорному маршруту ................................. 100
3.4 Определение оптимальных значений компонентов вектора параметров
методом Монте-Карло ......................................................................................... 104
3.4.1 Количественная оценка потерь различной природы............................. 105
3.4.2 Решение задачи оптимизации для поиска оптимальных значений
компонентов вектора параметров.................................................................... 109
3.5 Исследование качества движения наземного мобильного робота по
опорному маршруту в автономном режиме управления ................................... 114
3.5.1 Исследование качества движения наземного мобильного робота при
использовании в системе автономного управления движением метода
минимальной вероятности............................................................................... 116
3.5.2 Исследование качества движения наземного мобильного робота при
использовании в системе автономного управления движением метода
безопасного управления скоростью ................................................................ 117
3.5.3 Исследование качества движения наземного мобильного робота при
использовании в системе автономного управления движением метода
обеспечения безопасности ............................................................................... 121
5
Стр.
3.5.4 Сравнительный анализ качества движения наземного мобильного
робота при использовании различных методов по обеспечению
безопасности..................................................................................................... 126
3.6 Выводы по третьей главе ............................................................................... 128
Глава 4. Экспериментальное исследование метода обеспечения безопасности
при автономном управлении движением наземных мобильных роботов ............ 130
4.1 Программно-аппаратное обеспечение макета наземного мобильного
робота.................................................................................................................... 130
4.1.1 Аппаратное обеспечение макета наземного мобильного робота.......... 130
4.1.2 Программное обеспечение макета наземного мобильного робота ....... 131
4.2 Разработка структуры программного модуля обеспечения безопасности
движения наземного мобильного робота............................................................ 132
4.2.1 Алгоритмический состав модуля обеспечения безопасности
движения наземного мобильного робота........................................................ 134
4.2.2 Программный состав модуля обеспечения безопасности движения
наземного мобильного робота ......................................................................... 137
4.3 Исследование работы макета наземного мобильного робота с
программным модулем обеспечения безопасности движения .......................... 138
4.3.1 Идентификация динамических характеристик замкнутого контура
системы автономного управления движением наземного мобильного
робота................................................................................................................ 139
4.3.2 Экспериментальная проверка оценки вероятности столкновения
мобильного робота с препятствием................................................................. 140
4.3.3 Экспериментальная проверка возможностей применения наземного
мобильного робота при автономном управлении движением с модулем
обеспечения безопасности ............................................................................... 143
6
Стр.
4.4 Выводы по четвертой главе ........................................................................... 147
Общие выводы и заключение .................................................................................. 149
Список сокращений и условных обозначений ....................................................... 152
Список литературы .................................................................................................. 153
Приложение.............................................................................................................. 164
