Система навигации автономного мобильного робота для работы на Крайнем Севере

Объектом исследования является способ корректировки местоположения, при инерциальной навигации мобильного робота на местности в условиях отсутствия/искажения сигнала ГЛОНАСС/GPS, для работы на Крайнем Севере.
Цель работы–разработка способа наземной корректировки навигации мобильного робота в условиях Крайнего Севера. В процессе исследования была изучена литература по тематике навигации мобильных роботов, в частности SLAM, судовой навигации, построения маршрутов, и видам алгоритмов, библиотек компьютерного зрения.
В результате исследования была разработана структурная схема, был сделан подбор устройств в соответствии с необходимым функционалом, был разработан алгоритм работы системы и написаны соответствующие программы.
Область применения: дорожные эксплуатационные предприятия.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 14
1 Проблематика эксплуатации транспортной системы на Крайнем Севере
1.1 Существующие беспилотные решения……………………………. 17
1.2 Предлагаемое решение …………………………………………………… 20
1.3 Обзор литературных источников ……………………………………. 22
1.4 Наземные метки, анализ существующих решений ………….. 23
2 Предлагаемая система корректировки местоположения ……………….. 27
2.1 Форм фактор предлагаемой метки ………………………………….. 27
2.2 Способ корректировки местоположения мобильного робота
2.3 Распознавание метки и декодирование кода……………………. 31
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение……………………………………………………………………………….. 34
3.1 Организация и планирование ОКР (НИР) работ ……………… 34
3.2 Определение продолжительности этапов работ ………………. 35
3.3 Расчет сметы затрат на выполнение проекта …………………… 39
3.4 Расчет затрат на материалы ……………………………………………. 39
3.5 Расчет заработной платы ………………………………………………… 40
3.6 Расчет затрат на социальный налог ………………………………… 41
3.7 Расчет затрат на электроэнергию ……………………………………. 41
3.8 Расчет амортизационных расходов …………………………………. 43
3.9 Расчет расходов, учитываемых непосредственно на основе
платежных (расчетных) документов (кроме суточных) …………….. 43
3.10 Расчет прочих расходов …………………………………………………. 44
3.11 Расчет общей себестоимости разработки ………………………… 44
3.12 Расчет прибыли ……………………………………………………………… 45
3.13 Расчет НДС ……………………………………………………………………. 45
3.14 Цена разработки ОКР (НИР) ………………………………………….. 45
3.15 Оценка экономической эффективности проекта ……………… 45
3.16 Заключение по экономической части ……………………………… 46
4 Социальная ответственность ……………………………………………………….. 47
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности ……………………………………………………………………………. 47
4.2 Эргономические требования к рабочему месту исследователя
4.3 Производственная безопасность …………………………………….. 51
4.4 Анализ опасных и вредных производственных факторов … 52
4.5 Отсутствие или недостаток естественного света……………… 53
4.6 Превышение уровня шума ……………………………………………… 56
4.7 Опасные и вредные производственные факторы, связанные с
электромагнитными полями, неионизирующими ткани тела
человека…………………………………………………………………………………… 56
4.8 Экологическая безопасность…………………………………………… 59
4.9 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………….. 60
4.10 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований …………………………………………………………………………… 60
4.11 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при
исследовании объекта ………………………………………………………………. 61
4.12 Выводы по разделу «Социальная ответственность» ………… 65
Заключение ………………………………………………………………………………………….. 67
Список литературы ………………………………………………………………………………. 69
Приложение А(обязательное) Приложение на английском языке ………….. 74
Приложение Б «Листинг программы распознавания меток» ………………….. 83
Приложение В «Разработка мобильного робота на гусеничной платформе»
13

Проблема обслуживания зимников наиболее остро стоит перед
малонаселенными регионами страны, где расстояния между населенными
пунктами достаточно большие, а население этих поселков составляет 300-500
человек. В связи с климатическими изменениями последних лет проблема
обостряется, требуя увеличения финансирования и привлечения все больших
материальных и людских ресурсов. Возможное решение проблемы состоит в
применении автоматического комплекса по обслуживанию зимников.
Комплекс может быть построен на робототехнической платформе.
Дополнительная инфраструктура, для робототехнических устройств, может
быть построена на базе существующей инфраструктуры, предусмотренной
ГОСТом. Также мобильная часть комплекса может быть переоборудована из
существующих дорожным машин, путем внедрения устройства, аналогичного
(либо переобученного) решения “Cognitive Pilot”, компании “Cognitive
Technologies”, или решений других компаний. Данная работа посвящена
доработке инфраструктуры зимников, в условиях нестабильной спутниковой
системы навигации в высоких широтах, для наземной коррекции систем
навигации таких устройств. Показана возможность внедрения, простой в
изготовлении и обслуживании, системы меток и базы данных к ним,
позволяющая скорректировать накопленные ошибки инерциальных систем
навигации. Такая система корректировки навигации будет полезна также и для
беспилотных летательных аппаратов, так как применяемые сейчас
горизонтальные ARTag метки не применимы в условиях Крайнего Севера.
На основании вышесказанного, учитывая инфраструктурные,
технологические и правовые ограничения, предлагается внести поправки в
проект ГОСТ «Дороги автомобильные общего пользования. Зимние
автомобильные дороги (автозимники) и ледовые переправы. Технические
правила устройства и содержания», 2019 года, в части необязательного, но
возможного использования:
– меток, надеваемых на вешки;
– базы данных для беспилотных транспортных средств при
первоначальном обустройстве зимников.
Возможно, такие поправки послужат отправной точкой для развития
беспилотных транспортных средств для работы на Крайнем Севере.

1. В.Э. Карпов, Т.А.Волкова., «Управление роботом при движении по
вектору», Лаборатория робототехники и искусственного интеллекта
Политехнического музея. 2005 г.
2. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Костюков В.А., Гайдук А.Р., Федоренко
Р.В., Гуренко Б.В., Крухмалев В.А., Медведева Т.Н. «Проектирование
роботов и робототехнических систем»: Учебное пособие – Ростов-на-Дону:
Изд-во ЮФУ, 2014. – 196 с.
3. Е. И. Берестов, И. В. Лесковец, «Методика расчета геометрических
параметровпризмыволочениянаотвале».ВестникБелорусско-
Российского университета. 2009. № 2 (23).