Информационное и программно-алгоритмическое обеспечение автономной калибровки бортовой камеры мобильного робота

Диссертационная работа представляет собой исследование автоматизации процесса калибровки бортовой камеры мобильного робота. Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения эксплуатационных характеристик оптических датчиков мобильных роботов, так как качество передаваемого изображения влияет на последующее принятие алгоритмических решений на основе входных данных. Периодическая калибровка камеры является обязательной при эксплуатации любой камеры, а автоматизация процесса заменит инженера, который обычно осуществляет процесс калибровки в ручном режиме. Положения диссертационного исследования, выносимые на защиту: 1. Концептуальная модель информационного и программно-алгоритмического обеспечения, которая позволяет сформулировать задачу разработки системы автономной калибровки бортовой камеры мобильного робота с использованием двумерного калибровочного объекта (КО), установленного на поверхности робота. 2. Методика и программа экспериментальных исследований по оценке эффективности координатных меток (КМ). Методика и программа экспериментальных исследований по оценке качества калибровки камеры с использованием КО. 3. Новый алгоритм определения набора эффективных конфигураций манипулятора мобильного робота, необходимый для обеспечения автономной калибровки камеры. 4. Новый КО и алгоритм автономной калибровки камеры, закрепленной на манипуляторе. Представлены результаты экспериментов в виртуальной среде симулятора Gazebo и натурные эксперименты, которые проводились с использованием роботов UR5e и российского робота «Сервосила Инженер». Результаты испытаний подтвердили адекватность разработанных алгоритмов, и качество калибровки с использованием предложенного КО превзошло качество калибровки с использованием других КО. Исследования, отраженные в диссертации, проведены в рамках научно-исследовательских работ при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований: проект №18-58-45017, проект №20-38-90257. Разработанное модельно-алгоритмическое обеспечение и ПО автономной калибровки бортовой камеры робота были использованы при проведении исследовательских работ Казанским федеральным университетом. Созданный виртуальный стенд для сравнения КМ в симуляторе Gazebo имеет свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2022685988 от 30.12.2022 г. В ходе выполнения диссертационной работы получено повышение эффективности калибровки бортовых камер автономных мобильных РТС за счет совокупности моделей, алгоритмов, программных средств управления автономной калибровки камеры мобильного робота, методик виртуальных и лабораторных (натурных) экспериментов. Таким образом, успешно решена актуальная научно-техническая задача обеспечения автономной калибровки бортовой камеры мобильного робота, имеющей важное значение для поддержания информационного обеспечения РТС.