Цель исследования. Мобильная робототехника сегодня вызывает большой интерес из-за широкого спектра приложений, для которых она может быть использована; начиная от промышленности, услуг, вооруженных сил и заканчивая исследованием космоса. Одним из наиболее сложных аспектов в развитии этой технологии является внедрение точных и эффективных систем навигации и позиционирования, поскольку эти функции делают возможной автономную работу робототехники, обеспечивая гибкость и надежность в задачах, для которых предназначены мобильные роботы. В данной работе был проведен анализ и сравнение производительности и поведения 5 различных алгоритмов обхода препятствий с помощью средств навигационной системы мобильного робота (МР), оснащенного дифференциальным приводом, от начальной точки до целевой точки маршрута.

Методы. Маршруты для МР проходят по структурированной карте с различными препятствиями окружающей среды. МР моделируется с использованием уравнений обратной кинематики робота. Чтобы гарантировать ожидаемое поведение алгоритмов, данное исследование начиналось с изначального задания логики каждого из них. Поэтому последовательность действий, которой следует каждый алгоритм, была проанализирована и закодирована с помощью программного обеспечения MatLab, поскольку его подключаемый программный модуль Simulink универсален и подходит для данного тестового моделирования. Для тестов было определено 10 маршрутов в рамках структурированной карты, которая получила название «тестовая карта». Для получения результатов моделирования, каждый алгоритм использовался для направления движения мобильного робота по заданным маршрутам с оценкой расстояния и времени, затраченных на каждый из алгоритмов.

Результаты. Для анализа и сравнения различных смоделированных алгоритмов была проведена оценка времени и пройденного расстояния для 10 тестовых маршрутов с препятствиями.

Заключение. Алгоритмы можно разделить на два класса: глобальное планирование (ГП) и локальное планирование (ЛП). ГП выполняет планирование маршрута, по которому должен следовать мобильный робот, ещё до движения МР, в то время как ЛП в реальном времени выполняет построение маршрута, по которому должен следовать МР - данный маршрут рассчитывается и пересчитывается итеративно на основе информации, получаемой из внешней среды датчиками робота. По полученным результатам можно сделать вывод, что алгоритмы ЛП имеют превосходящую производительность по сравнению с производительностью алгоритмов ГП, поэтому они являются наиболее эффективными для реальных приложений. Хотя правильная комбинация алгоритма ГП с алгоритмом ЛП может привести к созданию оптимальной навигационной системы, которая может преодолевать препятствия любого типа и эффективно направлять МР в любой среде, независимо от того, насколько она сложна.

Целью исследования является исследование изменения напряженно-деформированного состояния конструкций пологих оболочек на упругом основании при изменении его прочностных характеристик.

Методы. Методом Бубнова-Галеркина решается система дифференциальных уравнений состояния пологих оболочек на упругом основании с учетом геометрической нелинейности работы материала конструкции. Аппроксимирующая функция позволяет моделировать различные условия опирания конструкции на основание.

Результаты. В аналитическом виде получены выражения для определения напряжений и критической нагрузки в изотропных пологих оболочках, покоящихся на упругом основании с учетом геометрической нелинейности работы конструкции. Прочностные характеристики основания заданы функцией, что позволяет моделировать различные грунты и их распределение под подошвой конструкции. Приведены графики возможного распределения коэффициента, характеризующего быстроту затухания осадок в глубине основания под подошвой фундамента. Показано несколько вариантов резкого уменьшения прочностных характеристик основания под частью конструкции. Приведены зависимости критической нагрузки для пологой оболочки от изменения форм и величин участков упругого основания с пониженными прочностными характеристиками. Показаны сравнительные графики напряжений и критической нагрузки для конструкций фундаментов зданий и сооружений в виде плит и пологих оболочек на упругом основании.

Заключение. Приведенные аналитические уравнения для определения напряжений и критической нагрузки позволяют проектировать и исследовать фундаменты зданий и сооружений в виде плит и пологих оболочек на упругом основании. Показанные зависимости помогают подобрать рациональные геометрические характеристики конструкций, позволяющие сохранить несущую способность при изменении прочностных характеристик основания под частью конструкции

Цель исследования. Разработка вычислительного процесса в системе технического зрения, позволяющего определять расстояние до объектов от одной видеокамеры на основе трансформации RGB данных, полученных от КМОП-видеокамеры, в трехмерные координаты, показывающие расположение объекта на 3d сцене.

Методы. Научная статья посвящена методам определения расстояний от видеокамеры до объектов, имеющих важное значение в области компьютерного зрения и когнитивного моделирования. Исследование охватывает разнообразные подходы, используемые для оценки расстояний с помощью видеоаналитики, традиционных моделей анализа изображений и машинного обучения. Рассматривается метод, основанный на классическом алгоритме детектирования маркеров, включающий новейший подход, реализующий принцип нейро-нечеткого обучения в системе технического зрения. Особое внимание уделяется визуальной оценке эффективности и точности предложенного нейронечеткого подхода при оценке передвижений исполнительных механизмов мехатронного комплекса. Это исследование предоставляет обзор современного состояния методов определения расстояний от видеокамеры до объектов и предложения по дальнейшему улучшению и развитию данной области.

Результаты. Предложенная в данном исследовании методология определения расстояний от системы технического зрения до объектов представляет собой значимый шаг в развитии методов позиционирования приводов мехатронных комплексов. Методология была апробирована в реальных условиях и продемонстрировала значительное улучшение точности позиционирования приводов. В ходе вычислительных экспериментов удалось в режиме реального времени определять трехмерные координаты (центр масс) детектируемых объектов. Это привело к улучшению позиционирования приводов мехатронного комплекса на 12% по сравнению с аналогичными решениями, что важно для достижения требуемых показателей производительности и эффективности производственной системы.

Заключение. Точность разработанной методологии была проверена на различных тестовых наборах данных, включая сценарии с различными условиями освещения, измененным фоном и распознаванием различных типов объектов. Результаты экспериментов подтвердили эффективность предложенной методики и её применимость в реальных условиях, обеспечивая улучшение точности позиционирования приводов мехатронного комплекса.

Целью работы является разработка структурированной модели для обучения нейронной сети на основе электронной энциклопедии.

Методы. В данной работе были использованы методы для анализа текстовых статей: 1) TF-IDF – это статистическая мера, используемая для оценки важности термов в документе относительно корпуса документов. Она вычисляет относительную важность термов, учитывая частоту их появления в документе или всем корпусе документов. TF-IDF позволяет выделить ключевые термины, которые характеризуют содержание каждого документа. 2) Кластеризация методом k-средних++ – это метод машинного обучения, применяемый для разделения объектов на группы (кластеры) на основе их сходства. Этот метод позволил создать новые категории статей на основе их содержания. 3) Метод t-SNE – это метод визуализации сложных многомерных данных в двух или трех измерениях.

Результаты. Анализ текстовых статей с использованием методов обработки естественного языка, таких как TF-IDF, и их кластеризация методом k-средних++ позволяют создать новые категории статей на основе их содержания. В данной работе был получен результирующий график кластеризации, который показал хорошо разделенные кластеры с высокой точностью.

Заключение. Для анализа уникальности триграмм в статьях были использованы значения TF-IDF. Триграммы были классифицированы на различные группы уникальности, что позволяет выявить области, где статьи содержат высокую уникальность триграмм. Комбинации различных групп уникальности могут указывать на разные тематические аспекты или контексты в текстах. Дополнительно, с помощью метода t-SNE был получен график кластеризации, который визуально выделяет новые категории статей. Этот график помогает наглядно представить структуру кластеров и их взаимное расположение в двух измерениях. Таким образом, исследование позволяет более глубоко понять и систематизировать содержание статей и выделить связи между ними.

Цель исследования. В статье рассматривается возможность повышения вероятности корректной аутентификации удалённого источника сообщений на основе анализа метаданных формируемых им сетевых пакетов. При передаче данных по сетям с низким энергопотреблением величины межпакетных интервалов времени подчинены известным законам распределения. На основе данных законов и принципов формирования аутентичных сообщений определено, что ошибка аутентификации приводит к формированию в приёмнике двух последовательностей пакетов, отличающихся одним элементом, для которых невозможно однозначно определить ту, которая полностью состоит из пакетов источника. Анализ времени поступления пакетов данных в двух последовательностях позволяет выработать решающее правило, на основании которого из двух последовательностей определяется аутентичная.

Методы. Анализ метаданных проводится для последовательностей размером 5 – 20 пакетов данных, что делает информативным лишь моменты высоких порядков для выборок межпакетных интервалов времени для таких последовательностей. Используется карта коэффициентов асимметрий и эксцессов, анализ которой позволил сформулировать гипотезу о том, что решающее правило для определения аутентичной последовательности можно принять на основании минимума расстояния до параболы, являющейся картой распределения коэффициентов эксцессов и асимметрий для распределения Пуассона.

Результаты. На основе разработанной математической модели поступления данных в приёмник получены наборы данных для проверки сформулированного критерия выбора аутентичной последовательности. Анализ доли принятых верных решений по критерию минимальности расстояния и доли случаев, в которых решающее правило может быть применено, позволил сформулировать критерий применимости правила минимального расстояния до параболы на карте коэффициентов эксцесса и асимметрии, который заключается в том, что правило применяется, если минимум расстояния для одной последовательности в 3 – 4 раза меньше, чем минимум для второй последовательности пары.

Заключение. В работе показано, что использование критерия кратного превышения минимального расстояния до карты распределения коэффициентов эксцесса и асимметрии позволяет повысить достоверность определения аутентичных последовательностей длиной 5 – 20 пакетов данных для распределения Пуассона, позволяет повысить точность принятия правильного решения до 90-95% при возможности использования метода в 60% – 80% случаев.

Цель исследования. Визуализация информации на Head-up дисплей (HUD) уже давно является неотъемлемой частью авиационной сферы, а также активно развивается в автомобильной. Такой дополнительный источник информации позволяет пилоту, водителю или другим типам пользователей быть сконцентрированным на окружающей обстановке, при этом получая важную в текущий момент времени дополнительную информацию. Однако использование HUD для робототехнических систем пока еще не получило должного развития.

Методы. В данной статье представлен метод, который обеспечивает динамическое формирование элементов дисплея в зависимости от текущего состояния, в котором функционирует роботизированное средство. Представленный метод универсален и обеспечивает вывод информации, которая является актуальной для текущего процесса функционирования.

Результаты. Для апробации разработанного метода было проведено внедрение программного обеспечения (ПО), динамически формирующего элементы Head-up дисплея в ПО для учебной наземной робототехнической платформы. Были разработаны и протестированы сценарии функционирования платформы с различным набором датчиков и динамически формируемыми вариантами представления дисплея. Результаты апробации разработанного решения на контрольной группе из 32 человек, и сравнительный анализ с дисплеем без динамического формирования элементов показал, что 87,5% испытуемых воспринимают информацию значительно лучше.

Заключение. В данной статье проведен анализ применяемости Head-up дисплеев в сферах авиации и автомобильной техники. На базе полученных данных была составлена классификация выводимой на HUD информации. Апробация разработанного метода показала, что 28 из 32 человек предпочли использовать динамически формируемые HUD, что показывает перспективность дальнейшего развития данного решения.

Цель исследования. Повышение эффективности проектирования вибротранспортирующих устройств в составе автоматизированного комплекса, за счет использования математической модели движения деталей под действием вибрации, настройка и верификация которой произведена в ходе натурных испытаний на лабораторном оборудовании.

Задачи. Разработка математической модели виброперемещения детали и постановка вычислительных экспериментов. Подготовка лабораторного стенда, постановка и проведения комплекса натурных экспериментов. Сравнительный анализ результатов экспериментов и оценка адекватности и применимости математической модели при проектировании вибротранспортирующих устройств.

Методы. Исследование выполнено в соответствии с общепринятыми методами проведения и планирования экспериментальных исследований. При моделировании движения деталей под действием вибрации использовалась нелинейная модель трения и оригинальный алгоритм интегрирования, позволяющий получить решение для разрабатываемой системы.

Результаты. В ходе работы была разработана математическая модель движения деталей по направляющим чаши вибробункера, отличающаяся возможностью задания горизонтальной и вертикальной составляющей вибрации и использующая нелинейную модель трения, позволяющая моделировать процессы при нулевой относительной скорости движения детали и чаши вибробункера. Выполнен комплекс натурных испытаний, доказавший адекватность разработанной модели.

Заключение. Предлагаемая в работе математическая модель перемещения деталей под действием двухкомпонентной вибрации, позволяет значительно повысить эффективность проектирования и настройки вибротранспортирующего устройства в составе сборочной автоматизированной линии, что может найти применения в широком диапазоне производственных задач.

Цель исследования. Повышение эффективности функционирования испытательных стендов конструктивных элементов органов управления самолета за счет учета динамических особенностей электромеханической системы, исследуемых с применением математической модели, учитывающей особенности аппаратной реализации приводной и измерительной систем стенда.

Задачи. Разработка математической модели приводной системы исполнительного звена испытательного стенда, получение динамических характеристик управляемого движения электромеханической системы стенда и поворотного переключателя из состава органов управления экипажа самолета.

Методы. Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования динамических систем, теории управления и теории механизмов и машин. При создании программных продуктов использованы математические пакеты Matlab/Simulink. Для оценки влияния свойств упругой муфты на динамику движения исполнительного звена использовались квадратичная ошибка по положению и скорости, а также их интегральные значения.

Результаты. В ходе исследования была разработана математическая модель испытательного стенда, включающая приводную и измерительную системы, устройство сопряжения и объект тестируемого оборудования. В процессе вычислительных экспериментов были установлены предельные значения крутящего момента и скорости вращения исполнительного звена, а также выполнен анализ влияния параметров упруговязких свойств элементов сопряжения на движение поворотного переключателя.

Заключение. В работе установлено, что импульсный характер изменения крутящего момента оказывает влияние на движение исполнительного звена стенда. Для снижения эффекта предложено использовать вязкоупругий элемент сопряжения, который позволяет снизить колебательность исполнительного звена стенда с сохранением высокой точности движения.

Цель работы заключается в изучении работы протоколов на различных уровнях взаимодействия, предложить варианты улучшения безопасности взаимодействия на основе внедрения интеллектуальных компонентов. В последние годы значительно вырос интерес к использованию дронов в различных сферах. Причины связаны с непрерывным ростом технологий, особенно с появлением быстрых микропроцессоров, которые обеспечивают автономное управление несколькими системами. Фотография, строительство, контроль и наблюдение – лишь некоторые из областей, в которых использование дронов становится обычным явлением.

Методы. В статье рассматриваются протоколы, задействованные в работе БПЛА на разных уровнях, их особенности, преимущества и недостатки, а также их нагруженность и обеспечение безопасности. Использование реалистичных технологических особенностей беспилотных летательных аппаратов для тестирования моделей и методов может оказаться весьма актуальным для практических целей в различных отраслях от гражданских до военных. Задачами исследования являются детализация протоколов обмена информации в БПЛА по различным уровням, с учетом анализа структуры передаваемой информации.

Результаты. Рациональное использование энергии имеет решающее значение для осуществления эффективного и безопасного процесса работы БПЛА. Перебои в энергоснабжении могут нанести серьезный ущерб району полета. Затронуты и рассмотрены вопросы корреляции загруженности протокола связанных с потреблением энергии и стратегиями зарядки.

Заключение. Исследование изучает различные протоколы обмена данными, которые используются в системах БПЛА, а также анализирует их производительность. Для качественной оценки влияния на безопасность информации, предлагается ввести интеллектуальные компоненты, которые динамически адаптируют протоколы обмена данными на основе анализа угроз в режиме работы в реальном времени и возможностей системы.