Реализация системы управления роботом

Несмотря на сравнительно небольшой объем информации, с которой обычно приходится работать (скажем, бодрые сверточные нейросети развернуть едва ли получится), на микроконтроллерах все еще можно решать достаточно интересные задачи. Скажем, по вибрации стола от набора текста на клавиатуре можно восстановить сам текст.

Более простой пример можно привести из области мобильной робототехники. Достаточно часто приходится бороться с «побочными эффектами» расхождения реального мира и математической модели, из-за которых рабочий сценарий идет не по плану. Типовая проблема — застревание робота. Застрять робот может по-разному, и, казалось бы, без камеры не обойтись. Если сместить фокус с причины робота на следствие и настоящую проблему (робот не движется), можно сформулировать простой критерий определения: данные с энкодеров и инерциальных датчиков расходятся.

Процесс принятия решений в робототехнике строится на:

То есть на некоторой безусловной информации о сценарии работы робота и «опыта» самого робота во время работы. К априорным знаниям относится, например, вышеописанный алгоритм детектирования пробуксовки. Полезно формулировать общие абстрактные инструкции, поскольку это позволяет упростить отладку и повысить надежность. Главную логику удобно описывать с помощью конечных автоматов, а конкретные инструкции для работы в конкретном состоянии — с помощью функций.

Немаловажные ограничения накладывает устройство робота, поскольку разные процессы его систем протекают с разной скоростью. Если данные с энкодеров приходят крайне быстро, то данные о местоположении по GPS обновляются значительно реже. Полезно составить пирамиду частот, по которой можно будет понять, какие процессы выносить в прерывания, какие в основную программу, а какие вовсе лучше вынести для обработки на аппаратный уровень.

К апостериорным знаниям относятся различные методы навигации, которые используют свежие сенсорные данные для улучшения оценки своего местоположения, адаптивные регуляторы, автоматически настраивающие коэффициенты, и многое другое.