Algoritmo de planificación de movimiento para un robot móvil con un sistema de visión artificial inteligente

This study is devoted to the challenges of motion planning for mobile robots with smart machine vision systems. Motion planning for mobile robots in the environment with obstacles is a problem to deal with when creating robots suitable for operation in real-world conditions. The solutions found today are predominantly private, and are highly specialized, which prevents judging of how successful they are in solving the problem of effective motion planning. Solutions with a narrow application field already exist and are being already developed for a long time, however, no major breakthrough has been observed yet. Only a systematic improvement in the characteristics of such systems can be noted. The purpose of this study: develop and investigate a motion planning algorithm for a mobile robot with a smart machine vision system. The research subject for this article is a motion planning algorithm for a mobile robot with a smart machine vision system. This study provides a review of domestic and foreign mobile robots that solve the motion planning problem in a known environment with unknown obstacles. The following navigation methods are considered for mobile robots: local, global, individual. In the course of work and research, a mobile robot prototype has been built, capable of recognizing obstacles of regular geometric shapes, as well as plan and correct the movement path. Environment objects are identified and classified as obstacles by means of digital image processing methods and algorithms. Distance to the obstacle and relative angle are calculated by photogrammetry methods, image quality is improved by linear contrast enhancement and optimal linear filtering using the Wiener-Hopf equation. Virtual tools, related to mobile robot motion algorithm testing, have been reviewed, which led us to selecting Webots software package for prototype testing. Testing results allowed us to make the following conclusions. The mobile robot has successfully identified the obstacle, planned a path in accordance with the obstacle avoidance algorithm, and continued moving to the destination. Conclusions have been drawn regarding the concluded research.Este estudio está dedicado a los desafíos de la planificación del movimiento para robots móviles con sistemas inteligentes de visión artificial. La planificación del movimiento para robots móviles en un entorno con obstáculos es un problema con el que lidiar al crear robots adecuados para operar en condiciones del mundo real. Las soluciones que se encuentran en la actualidad son predominantemente privadas y altamente especializadas, lo que impide juzgar qué tan exitosas son para resolver el problema de la planificación eficaz del movimiento. Ya existen soluciones con un campo de aplicación estrecho y ya se están desarrollando durante mucho tiempo, sin embargo, aún no se han observado avances importantes. Solo se puede observar una mejora sistemática en las características de tales sistemas. El propósito de este estudio: desarrollar e investigar un algoritmo de planificación de movimiento para un robot móvil con un sistema de visión artificial inteligente. El tema de investigación de este artículo es un algoritmo de planificación de movimiento para un robot móvil con un sistema de visión artificial inteligente. Este estudio proporciona una revisión de robots móviles nacionales y extranjeros que resuelven el problema de planificación de movimiento en un entorno conocido con obstáculos desconocidos. Se consideran los siguientes métodos de navegación para robots móviles: local, global, individual. En el transcurso del trabajo e investigación se ha construido un prototipo de robot móvil, capaz de reconocer obstáculos de formas geométricas regulares, así como planificar y corregir la trayectoria del movimiento. Los objetos del entorno se identifican y clasifican como obstáculos mediante métodos y algoritmos de procesamiento de imágenes digitales. La distancia al obstáculo y el ángulo relativo se calculan mediante métodos de fotogrametría, la calidad de la imagen se mejora mediante la mejora del contraste lineal y el filtrado lineal óptimo utilizando la ecuación de Wiener-Hopf. Se han revisado las herramientas virtuales, relacionadas con las pruebas de algoritmos de movimiento de robots móviles, lo que nos llevó a seleccionar el paquete de software Webots para las pruebas de prototipos. Los resultados de las pruebas nos permitieron sacar las siguientes conclusiones. El robot móvil identificó con éxito el obstáculo, planificó una ruta de acuerdo con el algoritmo de evitación de obstáculos y continuó avanzando hacia el destino. Se han extraído conclusiones con respecto a la investigación concluida

Algoritmo de planificación de movimiento para un robot móvil con un sistema de visión artificial inteligente

Este estudio está dedicado a los desafíos de la planificación del movimiento para robots móviles con sistemas inteligentes de visión artificial. La planificación del movimiento para robots móviles en un entorno con obstáculos es un problema con el que lidiar al crear robots adecuados para operar en condiciones del mundo real. Las soluciones que se encuentran en la actualidad son predominantemente privadas y altamente especializadas, lo que impide juzgar qué tan exitosas son para resolver el problema de la planificación eficaz del movimiento. Ya existen soluciones con un campo de aplicación estrecho y ya se están desarrollando durante mucho tiempo, sin embargo, aún no se han observado avances importantes. Solo se puede observar una mejora sistemática en las características de tales sistemas. El propósito de este estudio: desarrollar e investigar un algoritmo de planificación de movimiento para un robot móvil con un sistema de visión artificial inteligente. El tema de investigación de este artículo es un algoritmo de planificación de movimiento para un robot móvil con un sistema de visión artificial inteligente. Este estudio proporciona una revisión de robots móviles nacionales y extranjeros que resuelven el problema de planificación de movimiento en un entorno conocido con obstáculos desconocidos. Se consideran los siguientes métodos de navegación para robots móviles: local, global, individual. En el transcurso del trabajo e investigación se ha construido un prototipo de robot móvil, capaz de reconocer obstáculos de formas geométricas regulares, así como planificar y corregir la trayectoria del movimiento. Los objetos del entorno se identifican y clasifican como obstáculos mediante métodos y algoritmos de procesamiento de imágenes digitales. La distancia al obstáculo y el ángulo relativo se calculan mediante métodos de fotogrametría, la calidad de la imagen se mejora mediante la mejora del contraste lineal y el filtrado lineal óptimo utilizando la ecuación de Wiener-Hopf. Se han revisado las herramientas virtuales, relacionadas con las pruebas de algoritmos de movimiento de robots móviles, lo que nos llevó a seleccionar el paquete de software Webots para las pruebas de prototipos. Los resultados de las pruebas nos permitieron sacar las siguientes conclusiones. El robot móvil identificó con éxito el obstáculo, planificó una ruta de acuerdo con el algoritmo de evitación de obstáculos y continuó avanzando hacia el destino. Se han extraído conclusiones con respecto a la investigación concluida

Desarrollo de software para un sistema de información que señala el camino utilizando tecnología de realidad aumentada

 This paper describes the development process for the map directions information system application utilizing augmented reality technology. The first part of this paper discusses issues related to the research objective formulation. The objective and tasks to be solved are determined. Theoretical information and developments in the subject area are discussed. The second part describes the developed application architecture, the choice of a programming language is explained. The third part expressively addresses the development of algorithms and the application itself. The next section contains instructions for end users. And finally, a summary of the concluded work is given and relevant conclusions are made about the obtained results. It is emphasized that the work leads to the creation of an application for route finding and navigation in augmented reality mode. It is noted that this application can be extended and enhanced by developing versions for other mobile operating systems (for example, iOS and Windows Phone).Este documento describe el proceso de desarrollo de la aplicación del sistema de información de direcciones de mapas que utiliza tecnología de realidad aumentada. La primera parte de este artículo analiza cuestiones relacionadas con la formulación de los objetivos de la investigación. Se determina el objetivo y las tareas a resolver. Se discuten la información teórica y los desarrollos en el área temática. La segunda parte describe la arquitectura de la aplicación desarrollada, se explica la elección de un lenguaje de programación. La tercera parte aborda expresivamente el desarrollo de algoritmos y la propia aplicación. La siguiente sección contiene instrucciones para los usuarios finales. Y finalmente, se entrega un resumen del trabajo concluido y se extraen conclusiones relevantes sobre los resultados obtenidos. Se destaca que el trabajo lleva a la creación de una aplicación de búsqueda de rutas y navegación en modo de realidad aumentada. Cabe señalar que esta aplicación se puede ampliar y mejorar desarrollando versiones para otros sistemas operativos móviles (por ejemplo, iOS y Windows Phone)

Desarrollo de software para un sistema de información que señala el camino utilizando tecnología de realidad aumentada

 This paper describes the development process for the map directions information system application utilizing augmented reality technology. The first part of this paper discusses issues related to the research objective formulation. The objective and tasks to be solved are determined. Theoretical information and developments in the subject area are discussed. The second part describes the developed application architecture, the choice of a programming language is explained. The third part expressively addresses the development of algorithms and the application itself. The next section contains instructions for end users. And finally, a summary of the concluded work is given and relevant conclusions are made about the obtained results. It is emphasized that the work leads to the creation of an application for route finding and navigation in augmented reality mode. It is noted that this application can be extended and enhanced by developing versions for other mobile operating systems (for example, iOS and Windows Phone).Este documento describe el proceso de desarrollo de la aplicación del sistema de información de direcciones de mapas que utiliza tecnología de realidad aumentada. La primera parte de este artículo analiza cuestiones relacionadas con la formulación de los objetivos de la investigación. Se determina el objetivo y las tareas a resolver. Se discuten la información teórica y los desarrollos en el área temática. La segunda parte describe la arquitectura de la aplicación desarrollada, se explica la elección de un lenguaje de programación. La tercera parte aborda expresivamente el desarrollo de algoritmos y la propia aplicación. La siguiente sección contiene instrucciones para los usuarios finales. Y finalmente, se entrega un resumen del trabajo concluido y se extraen conclusiones relevantes sobre los resultados obtenidos. Se destaca que el trabajo lleva a la creación de una aplicación de búsqueda de rutas y navegación en modo de realidad aumentada. Cabe señalar que esta aplicación se puede ampliar y mejorar desarrollando versiones para otros sistemas operativos móviles (por ejemplo, iOS y Windows Phone)

Desarrollo de software para un sistema de información que señala el camino utilizando tecnología de realidad aumentada

Este documento describe el proceso de desarrollo de la aplicación del sistema de información de direcciones de mapas que utiliza tecnología de realidad aumentada. La primera parte de este artículo analiza cuestiones relacionadas con la formulación de los objetivos de la investigación. Se determina el objetivo y las tareas a resolver. Se discuten la información teórica y los desarrollos en el área temática. La segunda parte describe la arquitectura de la aplicación desarrollada, se explica la elección de un lenguaje de programación. La tercera parte aborda expresivamente el desarrollo de algoritmos y la propia aplicación. La siguiente sección contiene instrucciones para los usuarios finales. Y finalmente, se entrega un resumen del trabajo concluido y se extraen conclusiones relevantes sobre los resultados obtenidos. Se destaca que el trabajo lleva a la creación de una aplicación de búsqueda de rutas y navegación en modo de realidad aumentada. Cabe señalar que esta aplicación se puede ampliar y mejorar desarrollando versiones para otros sistemas operativos móviles (por ejemplo, iOS y Windows Phone)

Experimental research of a shared memory subsystem with limited queue length for specialized reconfigurable multiprocessor systems

Recently, reconfigurable systems based on field programmable logic devices (FPLDs) have been widely used in high-performance computing. The paper discusses issues related to the experimental research of a shared memory subsystem with a limited queue length of specialized reconfigurable multiprocessor systems using the developed mathematical modelling method. The paper presents the results of the method proposed by the authors for modelling multiprocessor systems based on open queuing networks with limited queue lengths. Based on these conditions, as well as the architectural features of the investigated processor-memory subsystem, expressions are calculated to estimate the exchange time and the resulting delays at each exchange stage. During the research, the main attention was paid to the dependence of the increase in the number of processor nodes in the processor-memory subsystem. As a result, the data obtained showed that the processor growth significantly affects the exchange time, creating a significant load on the common bus, as well as increasing delays at the stages when request transfer operation from the processor to the memory is performed. At the same time, the inadequate behaviour of experimental results and inaccuracy of their values when using the basic modelling method are explicitly tracked, which is reflected in the obtained graphs. Computational experiments were carried out to calculate the probabilistic-temporal characteristics of the "processor-memory" subsystem using the developed mathematical modelling methods. Based on the experimental results, it was determined that the delays occurring in subsystem's nodes and the time of exchange between the processor and memory modules depend on the query parameters and the processor-memory subsystem’s architectural characteristics

Simulación del sistema de estabilización de altitud de vuelo en quadcopter

Recientemente, los vehículos aéreos no tripulados han sido una parte importante de la investigación científica en varios campos. Quadrocopter es un vehículo aéreo no tripulado con cuatro rotores, dos de los cuales giran en sentido horario y los otros dos en sentido antihorario. Cambiar la velocidad de rotación del tornillo le permite controlar el movimiento del aparato. El artículo propuso y probó un modelo matemático de un quadcopter. Presentaron el desarrollo de un algoritmo de control simple que permite estabilizar la altura y la posición angular. Los resultados de la investigación muestran la eficiencia del algoritmo y la posibilidad de su implementación práctica. El modelo matemático desarrollado se puede utilizar en lugar de un cuadricóptero real, lo que reducirá significativamente el tiempo durante la investigación, además de evitar el daño del cuadricóptero, reduciendo el número de lanzamientos

Red neuronal para el reconocimiento de escritura a mano

Hoy, en la era digital, el problema del reconocimiento de patrones es muy relevante. En particular, la tarea de reconocimiento de texto es importante en la banca, para la lectura automática de documentos y su control; en sistemas de control de video, por ejemplo, para identificar la matrícula de un automóvil que violó las reglas de tránsito; en los sistemas de seguridad, por ejemplo, para verificar los billetes en un cajero automático y en muchas otras áreas. Se conocen una gran cantidad de métodos para resolver el problema del reconocimiento de patrones, pero la principal ventaja de las redes neuronales sobre otros métodos es su capacidad de aprendizaje. Es esta característica la que hace que las redes neuronales sean atractivas para estudiar. El artículo propone un modelo básico de red neuronal. Se consideran los principales algoritmos y se implementa un modelo de programación en el lenguaje de programación Python. En el curso de la investigación, se revelaron las siguientes deficiencias del modelo básico: baja tasa de aprendizaje (el número de dígitos reconocidos correctamente en las primeras épocas de aprendizaje); reentrenamiento: la red no ha aprendido a generalizar los conocimientos adquiridos; baja probabilidad de reconocimiento: 95,13%. Para resolver las desventajas anteriores, se utilizaron varias técnicas que aumentan la precisión y la velocidad del trabajo, así como también reducen el efecto del reentrenamiento de la red

Simulación del sistema de estabilización de altitud de vuelo en quadcopter

Recently, unmanned aerial vehicles have been an important part of scientific research in various fields. Quadrocopter is an unmanned aerial vehicle with four rotors, two of which rotate clockwise, the other two counterclockwise. Changing the speed of screw rotation allows you to control the movement of the apparatus. The article proposed and tested a mathematical model of a quadcopter. They presented the development of a simple control algorithm that allows to stabilize the height and angular position. The research results show the efficiency of the algorithm and the possibility of its practical implementation. The developed mathematical model can be used instead of a real quadcopter, which will significantly reduce the time during research, as well as avoid the quadrocopter damage, reducing the number of launches.Recientemente, los vehículos aéreos no tripulados han sido una parte importante de la investigación científica en varios campos. Quadrocopter es un vehículo aéreo no tripulado con cuatro rotores, dos de los cuales giran en sentido horario y los otros dos en sentido antihorario. Cambiar la velocidad de rotación del tornillo le permite controlar el movimiento del aparato. El artículo propuso y probó un modelo matemático de un quadcopter. Presentaron el desarrollo de un algoritmo de control simple que permite estabilizar la altura y la posición angular. Los resultados de la investigación muestran la eficiencia del algoritmo y la posibilidad de su implementación práctica. El modelo matemático desarrollado se puede utilizar en lugar de un cuadricóptero real, lo que reducirá significativamente el tiempo durante la investigación, además de evitar el daño del cuadricóptero, reduciendo el número de lanzamientos

Simulación del sistema de estabilización de altitud de vuelo en quadcopter

Recently, unmanned aerial vehicles have been an important part of scientific research in various fields. Quadrocopter is an unmanned aerial vehicle with four rotors, two of which rotate clockwise, the other two counterclockwise. Changing the speed of screw rotation allows you to control the movement of the apparatus. The article proposed and tested a mathematical model of a quadcopter. They presented the development of a simple control algorithm that allows to stabilize the height and angular position. The research results show the efficiency of the algorithm and the possibility of its practical implementation. The developed mathematical model can be used instead of a real quadcopter, which will significantly reduce the time during research, as well as avoid the quadrocopter damage, reducing the number of launches.Recientemente, los vehículos aéreos no tripulados han sido una parte importante de la investigación científica en varios campos. Quadrocopter es un vehículo aéreo no tripulado con cuatro rotores, dos de los cuales giran en sentido horario y los otros dos en sentido antihorario. Cambiar la velocidad de rotación del tornillo le permite controlar el movimiento del aparato. El artículo propuso y probó un modelo matemático de un quadcopter. Presentaron el desarrollo de un algoritmo de control simple que permite estabilizar la altura y la posición angular. Los resultados de la investigación muestran la eficiencia del algoritmo y la posibilidad de su implementación práctica. El modelo matemático desarrollado se puede utilizar en lugar de un cuadricóptero real, lo que reducirá significativamente el tiempo durante la investigación, además de evitar el daño del cuadricóptero, reduciendo el número de lanzamientos