ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Задание №1

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом полного перебора, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°. Написать программу вычисления всех конфигураций, в которых робот хотя бы одной точкой хотя бы одного звена налегает на внутреннюю область хотя бы одного препятствия.

Задание №2

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом перебора в глубину, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №3

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом A*, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №4

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом фронта волны, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №5

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом полиномиальной аппроксимации, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №6

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать алгоритм полного перебора. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №7

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать алгоритм перебора в глубину. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №8

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать алгоритм A*. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №9

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать алгоритм фронта волны. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №10

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать корректный алгоритм перебора в глубину. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №11

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом полного перебора, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°. Написать программу вычисления всех конфигураций, в которых робот хотя бы одной точкой хотя бы одного звена налегает на внутреннюю область хотя бы одного препятствия.

Задание №12

Разработать программу определения недостижимости объекта Использовать базовый алгоритм с алгоритмом перебора в глубину, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №13

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом A*, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №14

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом фронта волны, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №15

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом полиномиальной аппроксимации, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №16

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать алгоритм полного перебора. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №17

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать алгоритм перебора в глубину. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №18

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать алгоритм A*. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

Задание №19

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать корректный алгоритм перебора в глубину. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

                                                             Задание №20

Разработать программу визуализации робота и рабочей сцены.

                                                             Задание №21

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом полного перебора, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°. Написать программу вычисления всех конфигураций, в которых робот хотя бы одной точкой хотя бы одного звена налегает на внутреннюю область хотя бы одного препятствия.

                                                          Задание №22      

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом A*, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

                                                          Задание №23         

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать алгоритм полного перебора. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

                                                          Задание №24

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать алгоритм A*. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

                                                          Задание №25

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом полного перебора, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°. Написать программу вычисления всех конфигураций, в которых робот хотя бы одной точкой хотя бы одного звена налегает на внутреннюю область хотя бы одного препятствия.

                                                       Задание №26

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом A*, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

                                                    Задание №27

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать алгоритм полного перебора. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

                                                   Задание №28

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать алгоритм A*. Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°.

                                                   Задание №29

Разработать программу захвата объекта в одной из конфигураций, не налегающих на препятствия. Объект достижим. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом полного перебора, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°. Написать программу вычисления всех конфигураций, в которых робот хотя бы одной точкой хотя бы одного звена налегает на внутреннюю область хотя бы одного препятствия.

                                                   Задание №30

Разработать программу определения недостижимости объекта. Использовать базовый алгоритм с алгоритмом полного перебора, применяемым для решения задачи ПИ (планирование в среде с известными запрещенными состояниями). Робот-манипулятор – n-звенный. Тестирование провести на примере, выданном преподавателем. Зафиксировать время работы для дискретностей 1°, 2°, 5°, 10°. Ограничения по каждой из обобщенной координат 0°< q_i(t) <360°. Написать программу вычисления всех конфигураций, в которых робот хотя бы одной точкой хотя бы одного звена налегает на внутреннюю область хотя бы одного препятствия.

Задание №31

Разработать программу планирования пути робота .

Программа должна запрашивать у пользователя следующие входные данные:

1. Размерность конфигурационного пространства.

                                 Дискретного пространства.

1. Координаты стартовой точки q⁰.
2. Координаты целевой точки q^T.
3. Координаты запрещённых точек.

Ограничения на обобщённые координаты задаются в программе и для каждой координаты равны: -3,14 ≤ 3,14.

Программа должна спланировать путь (последовательность следующих одна за другой разрешённых точек) из q⁰ в q^T, обходящий запрещённые точки и удовлетворяющий ограничениям на обобщённые координаты. Спланированный путь записывается в файл.

Разработать визуализацию для 2-мерного случая:

Пользователь указывает q⁰, q^T, запрещённые точки. Исходная сцена отражается на экране. Затем пользователь нажимает кнопку и пошагово происходит планирование пути.                                      

Задание №32

Разработать программу, которая за конечное число шагов либо обеспечит захват манипуляционным роботом (МР) объекта в одной из разрешенных конфигураций, либо выдаст обоснованный вывод о том, что объект не может быть захвачен ни в одной из разрешенных конфигураций.

Программа должна предоставить пользователю возможность ввести число звеньев, стартовую конфигурацию, расположение целевого объекта, наличие/отсутствие препятствия, делающего достижение целевого объекта невозможным. После ввода этих данных программа, основанная на базовом алгоритме (см. П.К.Лопатин, «Алгоритм захвата манипулятором объекта в неизвестной статической среде»// Вестник СибГАУ, Выпуск 3(29), 2010, с.33-37) должна либо обеспечить захват манипуляционным роботом (МР) объекта в одной из разрешенных конфигураций, либо выдать обоснованный вывод о том, что объект не может быть захвачен ни в одной из разрешенных конфигураций. В качестве алгоритма для задачи ПИ использовать алгоритм полного перебора.

Рабочая сцена приведена на рис.2.

Ограничения на обобщенные координаты:

0°≤q_i≤360°, i=1,…,n

Планирование пути ведется в пространстве обобщенных координат (пространстве конфигураций, см.В.А.Ильин, П.К.Лопатин, Манипуляционные роботы: Кинематика. Динамика. Управление.). В пространстве обобщенных координат каждая конфигурация МР предстает в виде точки q=(q₁, q₂,…, q_n). Для расчета координат точек P_i, i=1,…,n использовать формулы:

=0

=0

=

…                                                                                                                                     

Принять l_i=l, i=1,…,n.

Захват объекта может быть осуществлен, вообще говоря, в нескольких конфигурациях. Вычисление множества конфигураций, в которых может быть захвачен объект, предлагается осуществлять по следующей схеме. На пространство конфигураций налагается сетка (см.рис.1). Далее рассматриваем только точки, лежащие на узлах сетки. Берем очередную точку (например, А), ее координаты равны q^А=(q₁, q₂,…, q_n). Подставляем их в последние две из формул (1) и получаем координаты точки P_n в конфигурации q^А.Если

=

и

= ,

то объект может быть захвачен в конфигурации q^А.Затем берем точку B и повторяем процесс.

В отчете зафиксировать время движения робота от стартовой конфигурации до момента захвата целевого объекта в следующей таблице:

Рис. 2

E=(-40,30)

F=(-40,130)

G=(-20,130)

H=(20,130)

K=(40,130)

L=(40,30)

P=(20,30)

R=(20,70)

Q=(-20,70)

S=(-20,40)

T=(-40,30)

W=(-20,30)

N₁=(-60,-1)

N₂=(60,-1)

N₃=(-60,-10)

N₄=(60,10)

Предлагается:

Координаты целевой точки (0,50)

Длина каждого звена – 25.

Вершины препятствия, делающего целевую точку недостижимой: W-S-T-P