Поле цифровой дидактики - Вклад [ru]

Управление роботом-манипулятором

2022-12-22T18:47:13Z

Madara: Новая страница: «Удаленное управление включает в себя два режима работы: 1) сервер (компьютер, подключенный к управляющему устройству); 2) при нажатии на кнопку «Сервер» программа переходит в режим прослушивания порта для ожидания подключения. Клиент (удаленн...»

Удаленное управление включает в себя два режима работы:
 
1) сервер (компьютер, подключенный к управляющему устройству);
 
2) при нажатии на кнопку «Сервер» программа переходит в режим прослушивания порта для ожидания подключения.

 
Клиент (удаленный компьютер)
Для подключения в режиме клиента в текстовое поле вводится адрес
сервера. При отсутствии удаленного подключения на форме отображается
надпись «Локальное управление» без выделения, при удаленном – «Подключен в режиме Сервер» и «Подключен в режиме Клиент» соответственно.
На других формах также будет отображаться текущее состояние.

 
При подключении в режиме сервера управляющие кнопки будут неактивными для исключения возможности вмешательства в процесс.
Наблюдение за движением робота происходит с помощью USB-камеры, что позволяет очень точно позиционировать схват манипулятора.

Загрузка видео с камеры состоит из двух частей.
 
1 Установка параметров изображения

<syntaxhighlight lang="Basic" line>
Public Touchless As New TouchlessLib.TouchlessMgr
Public WebkaAs TouchlessLib.Camera = Touchless.Cameras.Item(0)
Dim command As String
Delegate Sub SetTextCallback(ByVal [text] AsString)
Private Sub Form1_Load(sender AsSystem.Object, e AsSystem.EventArgs)
Handles MyBase.Load
If Touchless.Cameras.Count <> 0 Then
Webka = Touchless.Cameras.Item(0)
Touchless.CurrentCamera = Webka
Touchless.CurrentCamera.CaptureHeight = 480
Touchless.CurrentCamera.CaptureWidth = 640
End If
</syntaxhighlight>

 
2 Получение изображения

<syntaxhighlight lang="Basic" line>
Private Sub Timer1_Tick(sender AsObject, e AsEventArgs) Handles Timer1.Tick
PictureBox1.Image = Touchless.CurrentCamera.GetCurrentImage
</syntaxhighlight>

Программа позволяет строить сложные задачи, включающие в себя циклы, множественные повторы и динамические переходы к различным частям
управляющей программы.

Ниже приведены ключевые слова, используемые при формировании
управляющей программы:
"BEGIN" – начало программы
"FINISH"– конец программы
"DO:" – начало подпрограммы
"END_DO"– конец подпрограммы
Приведен пример программного кода, осуществляющий автоматическое
управление:

<syntaxhighlight lang="Basic" line>
Dim q As String
Dim i, b, k, r, t, m As Integer
b = RichTextBox2.GetLineFromCharIndex(RichTextBox2.Find("BEGIN"))
k = RichTextBox2.GetLineFromCharIndex(RichTextBox2.Find("FINISH"))
Fori = b + 1 To k - 1
'начало
If (Microsoft.VisualBasic.Left(RichTextBox2.Lines(i), 3) = "DO:") Then
r = CInt(Microsoft.VisualBasic.Right(RichTextBox2.Lines(i),
Len(RichTextBox2.Lines(i)) - 3))
For t = 0 To r - 1
m = 0
DoWhileRichTextBox2.Lines(i + m) <>"END_DO"
m += 1
IfRichTextBox2.Lines(i + m) <>"END_DO"Then
q = RichTextBox2.Lines(i + m)
SerialPort1.Write(q &vbCr)
SleepVB(20)
EndIf
Loop
Next
i += m + 1
</syntaxhighlight>

Цикловое управление требует задержки на выполнение команды (в программе задержка установлена в размере 20 с). Задержка осуществлена отдельной функцией. Для сокращения времени ожидания в функции паузы осуществляется проверка конца операции. После окончания выполнения каждой операции в специальное текстовое поле выводится текст, содержащий ответ порта (положение манипулятора и т. д.). Ключевое слово, определяющее завершение операции

<syntaxhighlight lang="Basic" line>
"READYR:", используется для окончания функции паузы:
SubSleepVB(Seconds)
Dim Start AsDouble
Start = Microsoft.VisualBasic.DateAndTime.Timer
DoWhileMicrosoft.VisualBasic.DateAndTime.Timer<
Start + Seconds
Application.DoEvents()
IfRichTextBox1.Text.ToLower.Contains("READYR:")
Then
RichTextBox1.Text = ""
Exit Do
EndIf
Loop
EndSub
Пример кода управляющей программы:
«BEGIN ' начало программы
HOME ‘ переход в начальное положение
M10 ‘ схват разжать
DO:3 ' начало цикла. повторить 3 раза
G01X00000Y00000Z00500F00000
G01X00000Y00000Z00000F00000
END_DO 'Конец цикла повторов
M11 ‘ схват сжать
FINISH ' конец программы»
</syntaxhighlight>

Диаграмма деятельности для варианта соединения с ROSBridge

2022-12-22T17:50:45Z

Madara: Madara переименовал страницу Диаграмма деятельности для варианта соединения с ROSBridge в Разработка системы для взаимодействия между Robot Operating System и iOS

#перенаправление [[Разработка системы для взаимодействия между Robot Operating System и iOS]]

Разработка системы для взаимодействия между Robot Operating System и iOS

2022-12-22T17:50:45Z

Основной целью разработки системы является организация управления манипуляторами робота, разработанного в технологическом университете Lappeenranta, с помощью мобильных устройств. Для этого необходимо реализовать возможность передачи данных с мобильного устройства роботу. Используемый для работы робот состоит из мобильной платформы, двух манипуляторов, головы и фиксированного торса. Основным предназначением робота является оказание помощи человеку в ремонте и установки деталей машин. Например, данный робот может откручивать гайки и болты, устанавливать электронные карты, сверлить детали, открывать и закрывать отсеки и многое другое. В основе экспериментального робота заложена архитектура Robot Operating System.

Robot Operating System (ROS) — это программная платформа для программирования роботов. Первоначально она была разработана в 2007 году под названием switchyard в Лаборатории Искусственного Интеллекта Стэндфордского Университета [1]. Платформа основана на архитектуре графов, где обработка данных происходит в узлах, которые могут получать и передавать сообщения между собой.

При моделировании поведения проектируемой или анализируемой системы возникает необходимость не только представить процесс изменения ее состояний, но и детализировать особенности алгоритмической и логической реализации выполняемых системой операций.

Для моделирования процесса выполнения операций можно использовать язык UML, в котором для этого разработаны диаграммы деятельности. Применяемая в них графическая нотация во многом похожа на нотацию диаграммы состояний, поскольку на этих диаграммах также присутствуют обозначения состояний и переходов. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некоторой элементарной операции, а переход в следующее состояние выполняется только при завершении этой операции [2].

Таким образом, диаграммы деятельности можно считать частным случаем диаграмм состояний. Они позволяют реализовать в языке UML особенности процедурного и синхронного управления, обусловленного завершением внутренних деятельностей и действий. Основным направлением использования диаграмм деятельности является визуализация особенностей реализации операций классов, когда необходимо представить алгоритмы их выполнения.

На рисунке 1 представлена диаграмма деятельности для варианта соединения с ROSBridge.
[[Файл:58895.001.jpg|center|описание]]
Рис. 1. Диаграмма деятельности для варианта соединения с ROSBridge

После инициализации объекта ROSConnector, перед попыткой соединения с сервером необходимо произвести валидацию параметров сервера и порта. Если значения корректны, произвести попытку соединения с сервером. Далее, в случае успешного соединения, перейти в состояние ожидания добавления объектов слушателей/отправителей, а также отправки сервис-параметров в ROSBridge. В случае неудачного соединения — произвести распознавание полученной ошибки и сообщить объекту-делегату, что соединение не установлено, вместе с полученной ошибкой.

На рисунке 2 представлена диаграмма деятельности для варианта добавления объекта ROSPublisher.
[[Файл:58895.002.jpg|center]]
Рис. 2. Диаграмма деятельности для варианта добавления объекта ROSPublisher

Для добавления отправителя сообщений необходимо инициализировать объект ROSPublisher. При инициализации необходимо указать topic, в который будут отправляться сообщения, а также указать тип сообщений, и произвести проверку корректности указанного типа. Далее — задать идентификатор. В случае успешного добавления — перевести значение логического поля активности данного отправителя в значение true, если при добавлении произошла ошибка — сообщить об этом объекту-делегату.

На рисунке 3 представлена диаграмма деятельности для варианта добавления объекта ROSSubscriber.
[[Файл:58895.003.jpg|центр|Диаграмма деятельности для варианта добавления объекта ROSSubscriber ]]
Рис. 3. Диаграмма деятельности для варианта добавления объекта ROSSubscriber

Для добавления слушателя topic’a, необходимо инициализировать объект ROSSubscriber. При инициализации необходимо указать topic, сообщения которого объект будет слушать, тип получаемых сообщений, проверить корректность указанного типа, а также задать объект-делегат, методы которого будут вызываться при получении сообщений. Далее — задать минимальный интервал между принятием сообщений. Опционально присутствует возможность задать длину последовательности, степень сжатия и размер фрагментов. В случае успешного добавления — перевести значение логического поля активности данного слушателя в значение true, а если при добавлении слушателя произошла ошибка — сообщить об этом объекту-делегату.

Литература:
1. ROS — Robot Operating System [Электронный ресурс]. — http://robocraft.ru/blog/robosoft/721.html.
2. Леоненков А. В. Самоучитель UML. [Текст]. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 432 с.

Разработка системы для взаимодействия между Robot Operating System и iOS

2022-12-22T17:49:42Z

Madara: Новая страница: «Основной целью разработки системы является организация управления манипуляторами робота, разработанного в технологическом университете Lappeenranta, с помощью мобильных устройств. Для этого необходимо реализовать возможность передачи данных с мобильно...»

Файл:58895.003.jpg

2022-12-22T17:47:24Z

Madara:

Диаграмма деятельности для варианта добавления объекта ROSSubscriber

Файл:58895.002.jpg

2022-12-22T17:44:31Z

Madara:

Диаграмма деятельности для варианта добавления объекта ROSPublisher

Файл:58895.001.jpg

2022-12-22T17:23:20Z

Madara:

Рис. 1. Диаграмма деятельности для варианта соединения с ROSBridge

Нейронная сеть

2022-11-08T22:19:38Z

Madara: Новая страница: «{{Понятие |Description=Нейронная сеть — это метод в искусственном интеллекте, который учит компьютеры обрабатывать данные таким же способом, как и человеческий мозг. Это тип процесса машинного обучения, называемый глубоким обучением, который использует вза...»

{{Понятие
|Description=Нейронная сеть — это метод в искусственном интеллекте, который учит компьютеры обрабатывать данные таким же способом, как и человеческий мозг. Это тип процесса машинного обучения, называемый глубоким обучением, который использует взаимосвязанные узлы или нейроны в слоистой структуре, напоминающей человеческий мозг. Он создает адаптивную систему, с помощью которой компьютеры учатся на своих ошибках и постоянно совершенствуются. Таким образом, искусственные нейронные сети пытаются решать сложные задачи, такие как резюмирование документов или распознавание лиц, с более высокой точностью.
|Field_of_knowledge=Информатика
|similar_concepts=Синапс, нейрон, мозг человека, нейронная связь
}}
Нейронная сеть — это последовательность нейронов, соединенных между собой синапсами. Структура нейронной сети пришла в мир программирования прямиком из биологии. Благодаря такой структуре, машина обретает способность анализировать и даже запоминать различную информацию. Нейронные сети также способны не только анализировать входящую информацию, но и воспроизводить ее из своей памяти. Заинтересовавшимся обязательно к просмотру 2 видео из TED Talks: Видео 1, Видео 2). Другими словами, нейросеть это машинная интерпретация мозга человека, в котором находятся миллионы нейронов передающих информацию в виде электрических импульсов.

Какие бывают нейронные сети?

Пока что мы будем рассматривать примеры на самом базовом типе нейронных сетей — это сеть прямого распространения (далее СПР). Также в последующих статьях я введу больше понятий и расскажу вам о рекуррентных нейронных сетях. СПР как вытекает из названия это сеть с последовательным соединением нейронных слоев, в ней информация всегда идет только в одном направлении.

Для чего нужны нейронные сети?

Нейронные сети используются для решения сложных задач, которые требуют аналитических вычислений подобных тем, что делает человеческий мозг. Самыми распространенными применениями нейронных сетей является:

Классификация — распределение данных по параметрам. Например, на вход дается набор людей и нужно решить, кому из них давать кредит, а кому нет. Эту работу может сделать нейронная сеть, анализируя такую информацию как: возраст, платежеспособность, кредитная история и тд.

Предсказание — возможность предсказывать следующий шаг. Например, рост или падение акций, основываясь на ситуации на фондовом рынке.

Распознавание — в настоящее время, самое широкое применение нейронных сетей. Используется в Google, когда вы ищете фото или в камерах телефонов, когда оно определяет положение вашего лица и выделяет его и многое другое.

Ceebot 4

2022-11-08T21:53:10Z

Madara:

{{DEG
|Description=Игра содержит несколько режимов игры: миссии с единой сюжетной линией, упражнения, бои, свободная игра, игра на своей карте (в версии 1.8). Для прохождения режима кампании, состоящей из 36-и заданий (в патчах были добавлены несколько новых миссий) на 9-и планетах, навыки программирования необязательны, программы сбора ресурсов или охраны базы предоставляются уже готовыми к запуску и помещёнными в личные меню роботов. После успешного прохождения каждой миссии или нескольких провалов этой миссии становится доступна пошаговая подсказка к прохождению. Роботами можно управлять вручную с помощью клавиш клавиатуры и мыши или джойстика.

К каждой миссии NASA с помощью коммуникатора SatCom посылает задание для астронавта с объяснением, что необходимо сделать. В том же SatCom находится характеристика текущей планеты, полученная с орбитального разведывательного зонда, и обширная справка с описаниями активных предметов и языка Cbot. Также зачастую NASA пересылают готовую заготовку для управления роботами — готовая программа с помощью которой можно решить поставленную задачу миссии.

Главной особенностью игры является возможность создавать программы, в соответствии с которыми в игре действуют роботы (задавая им алгоритмы самостоятельной работы и заменяя ими монотонные действия, которые может делать и сам игрок), поэтому считается, что игра способствует обучению программированию. Язык программирования, встроенный в игру, похож на C++ или Java, но имеется ограничение на размер программы — не более 20 000 символов (10 000 до патча 1.8), что не позволяет писать серьёзные программы вроде имитации искусственного интеллекта.
|Website=http://www.ceebot.com/colobot/index-e.php
|Ages=15
|Language_Ru_Eng=English
|learning_cases=Пошаговое руководство
|Assistance tools=Подсказки, Адаптивный помощник
|Developer=Epsitec
|launch year=2000
|closing year=2004
|Clarifying_video=https://www.youtube.com/watch?v=Dk0CJQiV57k
|Ancestors=Colobot
|Difficult=Очень старая графика, может быть несовместима с современными платформами, английский интерфейс
|distant_collab=Нет
|License=Открытая
|Визуальная реализация=Текст
|Dimension=3D
}}
Ceebot — серия трёхмерных обучающих игр для детей, разработанных компанией Epsitec, и основанных на игре Colobot. Основное отличие от игры Colobot заключается в том, что игры серии Ceebot состоят только из тренировочных миссий, и ориентированы для использования в школах.
За последние 5-10 лет человечество сообразило, что «с компьютера» при желании можно легко набираться уму-разуму. И не хуже (а то и лучше), чем на нудных лекциях. Особенно это касается непоседливых, вечно отвлекающихся на всякие шалости юных дарований.

Ceebot уже не пропитан духом заселения неведомой планеты, как Colobot, — тут нас прямо, без изысков, учат языку программирования. Масса уроков, упражнений и интересных заданий; от простого к сложному, но не все сразу.

Прежде всего, на примерах обучают, как манипулировать элементарными формами современной робототехники вроде тестовых роботов-тележек, летающих роботов и прочих ползающих. Затем следует изучение их «органов» — всяческих клешней, захватов, лебедок и подъемников. Далее — опции по вкусу, от передачи данных с радаров на борт до более интеллектуальных вещей. Разумеется, чем глубже погружение в дебри, тем сложнее и требовательнее к полученным знаниям становятся задачи.

В центре внимания — отнюдь не горбатый «бейсик», а гибкий и современный как по своей структуре, так и по форме C++ с некоторыми упрощениями.

Ceebot 4

2022-11-08T21:51:34Z

Madara: Новая страница: «{{DEG |Description=Игра содержит несколько режимов игры: миссии с единой сюжетной линией, упражнения, бои, свободная игра, игра на своей карте (в версии 1.8). Для прохождения режима кампании, состоящей из 36-и заданий (в патчах были добавлены несколько новых миссий)...»

{{DEG
|Description=Игра содержит несколько режимов игры: миссии с единой сюжетной линией, упражнения, бои, свободная игра, игра на своей карте (в версии 1.8). Для прохождения режима кампании, состоящей из 36-и заданий (в патчах были добавлены несколько новых миссий) на 9-и планетах, навыки программирования необязательны, программы сбора ресурсов или охраны базы предоставляются уже готовыми к запуску и помещёнными в личные меню роботов. После успешного прохождения каждой миссии или нескольких провалов этой миссии становится доступна пошаговая подсказка к прохождению. Роботами можно управлять вручную с помощью клавиш клавиатуры и мыши или джойстика.

К каждой миссии NASA с помощью коммуникатора SatCom посылает задание для астронавта с объяснением, что необходимо сделать. В том же SatCom находится характеристика текущей планеты, полученная с орбитального разведывательного зонда, и обширная справка с описаниями активных предметов и языка Cbot. Также зачастую NASA пересылают готовую заготовку для управления роботами — готовая программа с помощью которой можно решить поставленную задачу миссии.

Главной особенностью игры является возможность создавать программы, в соответствии с которыми в игре действуют роботы (задавая им алгоритмы самостоятельной работы и заменяя ими монотонные действия, которые может делать и сам игрок), поэтому считается, что игра способствует обучению программированию. Язык программирования, встроенный в игру, похож на C++ или Java, но имеется ограничение на размер программы — не более 20 000 символов (10 000 до патча 1.8), что не позволяет писать серьёзные программы вроде имитации искусственного интеллекта.
|Website=http://www.ceebot.com/colobot/index-e.php
|Ages=6
|Language_Ru_Eng=English
|learning_cases=Пошаговое руководство
|Assistance tools=Подсказки, Адаптивный помощник
|Developer=Epsitec
|launch year=2000
|closing year=2004
|Clarifying_video=https://www.youtube.com/watch?v=Dk0CJQiV57k
|Ancestors=Colobot
|distant_collab=Нет
|License=Открытая
|Визуальная реализация=Текст
|Dimension=3D
}}
Ceebot — серия трёхмерных обучающих игр для детей, разработанных компанией Epsitec, и основанных на игре Colobot. Основное отличие от игры Colobot заключается в том, что игры серии Ceebot состоят только из тренировочных миссий, и ориентированы для использования в школах.
За последние 5-10 лет человечество сообразило, что «с компьютера» при желании можно легко набираться уму-разуму. И не хуже (а то и лучше), чем на нудных лекциях. Особенно это касается непоседливых, вечно отвлекающихся на всякие шалости юных дарований.

Ceebot уже не пропитан духом заселения неведомой планеты, как Colobot, — тут нас прямо, без изысков, учат языку программирования. Масса уроков, упражнений и интересных заданий; от простого к сложному, но не все сразу.

Прежде всего, на примерах обучают, как манипулировать элементарными формами современной робототехники вроде тестовых роботов-тележек, летающих роботов и прочих ползающих. Затем следует изучение их «органов» — всяческих клешней, захватов, лебедок и подъемников. Далее — опции по вкусу, от передачи данных с радаров на борт до более интеллектуальных вещей. Разумеется, чем глубже погружение в дебри, тем сложнее и требовательнее к полученным знаниям становятся задачи.

В центре внимания — отнюдь не горбатый «бейсик», а гибкий и современный как по своей структуре, так и по форме C++ с некоторыми упрощениями.