Учредители
• Институт машиноведения им. А.А. Благонравова
Российской академии наук
• Московский государственный индустриальный университет
Издатель
Московский государственный индустриальный университет
Журнал зарегистрирован 30 декабря 2004 г. Федеральной
службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере
массовых коммуникаций и охране культурного наследия
Свидетельство о регистрации ПИ ¹ ФС 77-19294
РЕДКОЛЛЕГИЯ ЖУРНАЛА
И.О. ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
Скопинский Â.Í., ä.ò.í, ïðîô. (ÌÃÈÓ)
Заместители главного редактора
Баранов Þ.Â., ä.ò.í., ïðîô. (ÈÌÀØ ÐÀÍ)
Овчинников Â.Â., ä.ò.í., ïðîô. (ÔÃÓÏ «ÐÑÊ ÌÈû)
Члены редколлегии
Алешин Í.Ï., академик ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Асташев Â.Ê., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Беляков Ã.Ï., ä.ý.í., ïðîô. (Êðàñíîÿðñê)
Бобровницкий Þ.È., ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Вайсберг Ë.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Горкунов Ý.Ñ., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Åêàòåðèíáóðã)
Григорян Â.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Дроздов Þ.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Индейцев Ä.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ô.-ì.í., ïðîô. (ÑàíêòÏåòåðáóðã)
Колесников
À.Ã., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Кошелев Î.Ñ., ä.ò.í., ïðîô. (Í. Íîâãîðîä)
Лунев À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Махутов Í.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Пановко Ã.ß., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Перминов Ì.Ä., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Петров À.Ï., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Полилов À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Поникаров Ñ.È., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Приходько Â.Ì., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Резчиков À.Ô., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàðàòîâ)
Рототаев Ä.À., ä.ò.í., ïðîô., àêàä. РАРАН (Ìîñêâà)
Теряев Å.Ä., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Федоров Ì.Ï., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Хохлов Í.Ã., ä.ï.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Чаплыгин Þ.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Шляпин À.Ä., ä.ò.í, ïðîô. (Ìîñêâà)
Штриков Á.Ë., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàìàðà)
МАШИНОСТРОЕНИЕ
И ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
¹ 4`2008
Выходит 4 раза в год
В номере
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА
Петухов С.В. Применение стереотелевизионных систем технического
зрения для навигации мобильных роботов ....................................... 2
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МАШИН
Фесина Ì.È., Краснов À.Â.
Классификация и методы улучшения шумопоглощающих свойств
деталей автомобилей ....................................................................11
КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Красин Â.Ï., Ñîþcòîâà Ñ.È.
Использование параметров взаимодействия для анализа изотермического
массопереноса в металлических расплавах ............................. 25
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
МАШИН И СИСТЕМ
Горобцов А.С., Солоденков С.В.
Мисюрин С.Ю.
Расчетные задачи динамики систем твердых и упругих тел
в программном комплексе ФРУНД ................................................. 31
Метод выбора параметров механического устройства с выделением
критериев динамического подобия системы управления ................. 39
Берков Н.А., Скопинский В.Н.
Упругопластическое деформирование пересекающихся цилиндрических
оболочек ................................................................................. 44
Порошин В.В., Богомолов Д.Ю., Сыромятникова А.А.
Математическое моделирование процессов тепломассопереноса
в узких каналах с учетом микротопографии поверхности ................. 52
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Шестак В.П., Бондаренко А.Д.
Интеллектуализация управления корпоративными компьютерными
сетями .......................................................................................... 59
ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ТРУДА
Самарская Н.С.
ПРОБЛЕМЫ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Полилов À.Í., Разумовский È.À., Татусь Í.À.
Подготовка молодых научных кадров в ИМАШ ÐÀÍ......................... 72
Обеспечение микроклимата окрасочного
участка ОАО НП КПП «ÊÂÀÍÒ» ........................................................ 65
ISSN 1815-1051
ВНИМАНИЮ ПОДПИСЧИКОВ!
Подписка на журнал
«Машиностроение и инженерное образование»
проводится в издательстве МГИУ
Òåë.: (495) 674-62-50.
Å-mail: mio@msiu.ru
Подписной индекс Роспечати 36942
© ГОУ ÌÃÈÓ, 2008
Уважаемые читатели!
Журнал «Машиностроение и инженерное
образование» входит в Перечень ведущих
рецензируемых научных журналов и изданий,
в которых должны быть опубликованы
основные научные результаты диссертаций
на соискание ученых степени доктора
или кандидата наук.
1
Стр.1
С.В. Петухов
УДК 681.51:007.52:631.324
ПРИМЕНЕНИЕ СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННЫХ
СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ ДЛЯ
НАВИГАЦИИ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ
С.В. Петухов
ПЕТУХОВ
Сергей
Васильевич
Кандидат технических наук, доцент кафедры машин
и оборудования заводов стройматериалов,
изделий и конструкций Московского института коммунального
хозяйства и строительства. Специалист
в области робототехники, систем технического
зрения и навигации роботов. Основная научная деятельность
связана с роботизацией производства
строительных материалов и изделий. Автор более
50 ðàáîò, в том числе 2 изобретений и 10 докладов
на международных конференциях по проблемам
робототехники.
компьютере вместе с параметрами пройденной
траектории и направлением стереосъемки. Это
существенно повышает надежность навигации,
так как заранее определенные ориентиры могут
изменить свое положение или вовсе исчезнуть
во время эксплуатации робота.
Введение
Настоящая статья является продолжением
работ [1–3], в которых развиваются новые методы
навигации по запомненным ориентирам, получаемым
в результате оперативной обработки
информации в масштабе реального времени непосредственно
в процессе движения робота.
Предполагается, что во время остановок робота
используется стереотелевизионная система технического
зрения (стерео-СТЗ) для определения
ориентиров, которые запоминаются в бортовом
© Ñ.Â. Ïåòóõîâ, 2008
2
Навигация на траектории возвращения робота
выполняется на основе сравнения запомненных
и вновь полученных представлений ориентиров.
Возвращение по запомненным ориентирам
в настоящее время становится востребованным
в ряде прикладных проблем, решаемых с
применением транспортных роботов. Преимуществами
стерео-СТЗ в качестве основного источника
данных о пройденных ориентирах являются
большая информативность, а также автономность
и помехозащищенность по сравнению
с другими источниками информации.
Проблема сохранения робота путем автоматического
попятного движения возникла в частности
в связи с работами по разборке завалов и
(или) расчистке территории от радиоактивного
мусора. В военной практике часто требование
возвращения робота пройденной дорогой является
просто необходимым, например, при уборке
противопехотных мин, расчистке проходов в
минном поле, гуманитарном разминировании,
возвращении боевых роботов и роботов-разведчиков
после выполнения задания или при потере
с ними связи. В настоящее время задача автономного
возвращения робота актуальна в связи
с космическими исследованиями. Так, например,
первый исследовательский мобильный роботмарсоход
«Sojourner» (CØÀ) в 1997 ã. по ошибАВТОМАТИЗАЦИЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА
Стр.2
Применение стереотелевизионных систем технического зрения для навигации мобильных роботов
ке оператора-водителя наехал на камень. Чтобы
вывести его из критической ситуации и сохранить
для продолжения исследований, марсоход
осторожно двигали задним ходом по командам
с Земли с запаздыванием в 14 мин. Система
автоматического возвращения позволяет
освободить оператора от рутинной и утомительной
операции следования точно пройденным
маршрутом и расширяет функциональные возможности
телеуправляемых роботов.
Стерео-СТЗ относятся к дальномерным системам,
которые применяются для измерения
координат объектов-препятствий, ориентиров
и ò. ä. [4, 5]. Значительный интерес к ðîáîòàì,
активно взаимодействующим с реальным миром,
вызван хорошо разработанным дальномерным
СТЗ и методом организации модели
внешней среды в виде определенной структуры
описаний, которая позволяет осуществлять
адекватное взаимодействие робота с окружающей
средой [4, 5]. Примеры использования стерео-СТЗ
для навигации и обеспечения беспрепятственного
движения транспортных роботов
представлены в работах [5, 6].
Автор статьи в качестве руководителя и непосредственного
разработчика участвовал в создании
новых принципов построения систем
технического зрения для робототехнических устройств
стереосистем, обеспечивающих автоматическое
возвращение телеуправляемых роботов
по естественным запомненным ориентирам
с использованием технологий искусственного
интеллекта [9, 10]. В бортовых программах формирования
и согласования точечных планов ориентиров
использовались разработанные в
[1–4] методы и алгоритмы.
Комплексная разработка всех стерео-СТЗ, в
том числе человеко-машинной стерео-СТЗ, проведена
коллективом специалистов ГосИФТП с
участием ä.ò.í. È.Â. Øàìàíîâà, ê.ò.í. Â.Ì. Иванюгина,
к.т.н. А.П. Парфенова, ведущего инженера
À.Ñ. Èëþõèíà, ñ.í.ñ. Â.Ô. Васильева.
1. Эксперименты с использованием
стереопарных СТЗ
Проведены испытания стереопарных стереоСТЗ
для навигации как при автоматическом выборе
и измерении ориентиров, так и при участии
человека-оператора в их выборе. Стерео-СТЗ с
вертикальным или наклонным стереобазисом в
вертикальной плоскости позволяют обнаружить
препятствия на дорогах или построить модель
внешней среды в виде цифровой карты высот
(ЦКВ), фрагменты которой используются в качестве
ориентиров на пересеченной местности.
При навигации робота по ЦКВ с увеличением
скорости его движения возникает необходимость
увеличения дальности действия стерео-СТЗ
с сохранением точности измерений при построении
ЦКВ, для чего необходимо увеличить стереобазу.
На рис. 1 приведена фотография роботизированного
транспортного средства с установленРис.
1. Роботизированное транспортное средство, оснащенное стерео-СТЗ с вертикальным стереобазисом
3
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА
Стр.3