Метод та засоби відлагодження програмного забезпечення для інтелектуальних давачів наземної мобільної робототехнічної платформи
Автор: Панасюк Назар Романович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні управляючі системи та технології
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Актуальність. Інтелектуальні сенсорні системи є ключовими компонентами наземних мобільних робототехнічних платформ, забезпечуючи навігацію, просторову орієнтацію та безпечну взаємодію з навколишнім середовищем. Значні обсяги даних, шумові спотворення, похибки вимірювань, затримки передавання й обробки інформації створюють проблеми для коректної роботи сенсорних модулів. Недоліки у програмному забезпеченні призводять до помилок у визначенні координат, неточного орієнтування, некоректного обходу перешкод та, як наслідок, зниження автономності МРП. Розроблення методів та засобів відлагодження ПЗ сенсорів є актуальною задачею, спрямованою на підвищення точності та надійності робототехнічних систем. Об’єкт дослідження - процеси збору, передавання та попереднього опрацювання навігаційних даних інтелектуальних давачів мобільної робототехнічної платформи. Предмет дослідження - методи, алгоритми та програмно-апаратні засоби відлагодження програмного забезпечення навігаційних сенсорних модулів у складі системи керування рухом МРП. Мета дослідження - розробити та дослідити методи і програмні засоби відлагодження ПЗ навігаційних давачів МРП з метою забезпечення високої точності вимірювань, стабільності роботи сенсорних підсистем і надійності навігаційних функцій мобільної робототехнічної платформи. Методи та інструменти дослідження. У роботі використано середовищ ерозробки Visual Studio Code, PlatformIO та STM8 Standard Peripheral Library, апаратні засоби у складі відеокамери Raspberry Pi Camera Module, LiDAR YDLidar X4 і GPS-модуля GP-01-Kit, обчислювальні платформи на базі мікроконтролера STM8S003F3 та мікрокомп’ютера Raspberry Pi, інерціальний сенсор MPU-6050 і цифровий компас QMC5883L, а також алгоритм багатосенсорного злиття даних на основі розширеного фільтра Калмана (EKF). Програмна частина реалізована мовами C та Python із використанням стандартних інтерфейсів обміну даними I?C, UART, SPI і TCP/UDP. Результати та практичне значення. У ході роботи розроблено апаратно-програмні модулі збору та попереднього опрацювання даних із сенсорів, засоби діагностики й відлагодження навігаційних систем; створено програмні інструменти для тестування та моніторингу роботи давачів. Реалізовано програмні засоби вимірювання відстаней за допомогою лідара, розроблено базу навігаційних даних та засоби формування навігаційних характеристик. Побудовано програмну інфраструктуру для підтримки нейронечіткого керування рухом МРП. Отримані результати можуть бути використані для підвищення точності, автономності та надійності мобільних робототехнічних платформ, а також для подальших досліджень та розробок у галузі автономної робототехніки. Структура роботи. Магістерська кваліфікаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. У першому розділі виконано аналіз предметної області, розглянуто сенсорні модулі МРП та обґрунтовано необхідність застосування засобів відлагодження. Другий розділ присвячено розробленню структури, алгоритмів та інформаційного забезпечення сенсорної підсистеми. У третьому розділі наведено апаратно-програмне рішення, описано реалізовані модулі та використані бібліотеки. Експериментальна частина подана у четвертому розділі, де наведено результати тестування сенсорів, оцінку точності, стабільності та порівняльний аналіз ефективності застосованих методів відлагодження. Загальний обсяг роботи становить 122 сторінок, в тому числі 81 сторінки основного тексту, містить 15 рисунків, 3 таблиці, список використаних джерел налічує 33 найменувань. Ключові слова: мобільна робототехнічна платформа, інтелектуальні давачі, навігаційні сенсори, нейронечітке керування, відлагодження програмного забезпечення, обробка сенсорних даних, мікроконтролерні системи.