Комплекс для изучения энергетически автономных коллективов роботовстатья из журнала
База данных: Каталог библиотеки СФУ (Р 587)
Библиографическое описание: Ровбо, Максим Александрович. Комплекс для изучения энергетически автономных коллективов роботов = Energetically self-sufficient robot group study kit / М. А. Ровбо, А. А. Малышев. - (Проблемы информатизации экономики и управления). - Текст : непосредственный // Открытое образование. - 2017. - № 2. - С. 68-77. - Библиогр.: с. 77-75 (26 назв.). - ISSN 1818-4243.
Аннотация: Рассматривается проект создания учебно-исследовательского программно-аппаратного комплекса, предназначенного для использования в образовательной проектной деятельности и основанный на тематике энергетически автономной робототехники. Важной особенностью комплекса является междисциплинарность, так как робототехника объединяет в себе множество областей науки и техники: механику, конструирование, электронику, программирование, элементы искусственного интеллекта, энергетику и другие. Учащиеся получают базовые знания в этих областях и практические навыки по решению реальных задач, требующих конвергентного подхода. Комплекс является показательным экспериментальным базисом, позволяющим изучать особенности управления роботом и его программно-аппаратную структуру при внесении конструкционных изменений, в том числе и при использовании различных энергетических блоков: солнечных, топливных, термоэлектрических и других. Энергетические блоки - преобразователи и источники различной возобновляемой энергии - можно рассматривать как с теоретической точки зрения, т. е. со стороны принципов их функционирования, так и с практической - знакомиться с их применением в реальных системах. Другой важный аспект работы с комплексом - разработка программной архитектуры робота и коллектива роботов, изучение особенностей взаимодействия между ними. Помимо выполнения целевой задачи, в алгоритме функционирования робота должны учитываться вспомогательные задачи, такие как поддержание уровня заряда аккумулятора, коммуникация с другими членами коллектива при многоагентном управлении, что позволяет изучать распределение приоритета между этими задачи, что показано на примере многокритериальной оптимизации. Прототип комплекса и работа с ним согласно описываемому подходу была частично апробирована путём проведения вычислительных экспериментов с алгоритмами, основанными на различных поисковых методах - случайном поиске, поиске ближайшего источника и методе многокритериальной оптимизации, - многоагентной парадигме, адаптивном управлении, которые показывают разнообразие возможных подходов и иллюстрируют процесс работы учащихся с комплексом. Аппаратная база апробировалась тестированием различных энергетических модулей, а также сборкой робота из модулей предложенной элементной базы. Результаты показали возможность и перспективность изучения разнообразных междисциплинарных тем с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса.
The article considers the project of educational and research software and hardware kit designed for use in case-based educational project activities based on the theme of energetically autonomous robots. An important feature of the complex is its interdisciplinarity since robotics combines many fields of science and technology — mechanical design, electronics, programming, elements of artificial intelligence, energy science and others. Students can receive basic knowledge in these areas as well as gain practical skills in solving real problems that require a convergent approach. The kit serves as an experimental basis that allows to study intricacies of robot control and its hardware and software design while making structural changes, including using different power units: solar, fuel, thermoelectric and others. Power units (converters and the various sources of renewable energy) may be considered both from the theoretical point of view, i. e. from the principles of their functioning and from the practical aspect — studying their practical application in real systems. Another important aspect of the system is the development of software architecture for a robot and for a team of robots as well as studying the interactions between them. In addition to performing the target task, ancillary tasks such as maintaining the battery level, communication with other team members in a multi-agent system, should be considered in the control algorithm of the robot, which allows to study the distribution of priorities between these objectives, as shown in the example of multicriteria optimization. The prototype of the kit and its usage according to the described approach have been partially validated by conducting computational experiments with algorithms based on different search methods (random search, closest source and multi-criteria optimization methods), multi-agent paradigm and adaptive control which show a variety of possible approaches and illustrate the process of students' work. The hardware base has been validated by testing various energy modules and assembling robot using the modules of the proposed kit. The results showed the possibility and potential of studying a variety of interdisciplinary themes using the developed hardware and software complex.
The article considers the project of educational and research software and hardware kit designed for use in case-based educational project activities based on the theme of energetically autonomous robots. An important feature of the complex is its interdisciplinarity since robotics combines many fields of science and technology — mechanical design, electronics, programming, elements of artificial intelligence, energy science and others. Students can receive basic knowledge in these areas as well as gain practical skills in solving real problems that require a convergent approach. The kit serves as an experimental basis that allows to study intricacies of robot control and its hardware and software design while making structural changes, including using different power units: solar, fuel, thermoelectric and others. Power units (converters and the various sources of renewable energy) may be considered both from the theoretical point of view, i. e. from the principles of their functioning and from the practical aspect — studying their practical application in real systems. Another important aspect of the system is the development of software architecture for a robot and for a team of robots as well as studying the interactions between them. In addition to performing the target task, ancillary tasks such as maintaining the battery level, communication with other team members in a multi-agent system, should be considered in the control algorithm of the robot, which allows to study the distribution of priorities between these objectives, as shown in the example of multicriteria optimization. The prototype of the kit and its usage according to the described approach have been partially validated by conducting computational experiments with algorithms based on different search methods (random search, closest source and multi-criteria optimization methods), multi-agent paradigm and adaptive control which show a variety of possible approaches and illustrate the process of students' work. The hardware base has been validated by testing various energy modules and assembling robot using the modules of the proposed kit. The results showed the possibility and potential of studying a variety of interdisciplinary themes using the developed hardware and software complex.
Год издания: 2017
Источник: Открытое образование
Выпуск: № 2
Номера страниц: 68-77
Количество экземпляров:
- Книгохранилище научной литературы (пр. Свободный, 79, 3 этаж): свободно 1 из 1 экземпляров
Ключевые слова: Пельтье элемент, архитектура робота, биотопливные элементы, групповая робототехника, конвергентный подход, многоагентный подход, мобильные роботы, программно-аппаратные комплексы, проектная деятельность, роботы, сбор энергии, топливные элементы, учебный набор, элемент Пельтье, энергетическая автономность, энергетические блоки
Рубрики: Образование. Педагогика,
Применение вычислительной техники в педагогике,
Радиоэлектроника,
Искусственный интеллект. Экспертные системы
Применение вычислительной техники в педагогике,
Радиоэлектроника,
Искусственный интеллект. Экспертные системы
ISSN: 1818-4243
Идентификаторы: полочный индекс Р 587, шифр otob/2017/2-523420918