Проектиране на роботизирани системи

В книгата са представени моделите, методите, знанията и материалите, необходими за проектиране на роботизирани системи. Примерите за проекти се базират на популярната платформа Ардуино. Книгата е предназначена за обучение на студенти от бакалавърските и магистърските програми с направление Информатика и компютърни науки във Факултета по математика и информатика на СУ Св. Климент Охридски. Изданието може също да се използва от всеки, който иска да изгради капацитет за проектиране на реални приложения на вградените системи.

Предложени са сведения за наблюдаваните физични величини на средата и свързаната с тях обработка на сензорните данни, както и управлението на изпълнителните устройства. Разгледани са и редица важни въпроси при проектирането на роботизирани системи като структуриране на проектите, робоетиката и други.

Университетско издателство Св. Климент Охридски
София, 1164
жк. Лозенец, ул. Златовръх 30
unipress@unipress.bg

Увод
Основни понятия

• Вградена система
• Блок-схема на вградена система
• Вградени системи и системи с общо предназначение
• Роботизирани системи и роботи
• Блок-схема на роботизирана система
• Обхват и приложения
• Роботика
• Състояние на съвременните роботи
• Как започваме?
• Изглед на модула Ардуино

Процес на проектирането

• Стандарти
• Подробен анализ стъпка по стъпка

Провеждане на експерименти и тестове

• Физикъл компютъринг
• Физикъл компютъринг и роботика
• Инсцениране на поведения
• Взаимодействие
• Прототип
• Стъпки за изграждане на прототип
• Прототипиране в Ардуино

Прилагане на оптимизация

• Оптимизация
• Критерии за оптимизация
• Защо оптимизация
• Оптимизация на контрола
• Техники за оптимизация
• Оптимизация на продукта
• Практически съвети

Осигуряване на устойчивост

• Устойчивост
• Устойчивост при роботизираните системи
• Момент на сила
• Управление на риска
• Тестване на производителността
• Оценка на ефективността

Захранване

• Мощност, енергия, маса и напрежение
• Цена, поддръжка и безопасност
• Сравнения и метрика
• Специфична енергия
• Специфична мощност
• Диаграма ма Рагоне
• Ефект от мащаба
• Хибридни системи
• Видове захранвания

Навигационни сензори

• Устройството сензор
• Методи за конвертиране
• Приложение на сензорите
• Навигация
• От навигация до контрол на трафика

Системи в дискретно време

• Реална и дискретна величина
• Системи в дискретно време
• Анализ и проектиране
• Хибридна динамика
• Пример: Platooning System

Контрол на обратната връзка

• Основни методи за управление

Робоетика

• Предистория
• Първите стъпки
• Съвременната реалност
• Перспективи
• Инженерни въпроси

Програмиране на C за Arduino

• Структура на програмата
• Променливи
• Типове данни
• Аритметични изрази
• Константи
• Контрол на изпълнението на програмата
• Цифрови входно-изходни изводи
• Аналогови входно-изходни изводи
• Време
• Математически функции
• Случайно генерирани числа
• Сериен комуникационен канал

Примерни проекти в Arduino

• Мигач
• Управление на светодиод с бутон
• Фоторезистор
• PIR сензор за разстояние
• Микрофон
• LCD дисплей по I2C шина
• LCD дисплей по I2C шина + температурен сензор DHT11
• Стъпков двигател
• 433 MHz RF модул с Ардуино
• Съдържание на проекта с Ардуино