Parallel algorithm for approximating the work space of a robot

Abstract

Рабочей областью робота называется множество положений, которые может принимать его рабочий инструмент. Знание рабочей области необходимо при проектировании роботов, их размещении, оценке их функциональных возможностей, прокладке траектории движения робота. К настоящему времени разработано много методов для определения рабочей области. Следует заметить, что наибольшим потенциалом обладают детерминированные методы, позволяющие в автоматическом режиме получать аппроксимации с заданной точностью. Известным недостатком детерминированных методов является их высокая вычислительная сложность, которая препятствует эффективному широкому применению этих методов на практике. В работе предлагается параллельный алгоритм построения аппроксимации рабочей области с гарантированной точностью. Для создания многопоточного приложения применен пакет OpenMP. Разработана оригинальная техника, позволяющая равномерно распределять нагрузку по потокам без явной балансировки. Приводятся результаты экспериментов, показывающие высокую эффективность распараллеливания для многоядерных систем. Не менее важной задачей является визуализация построенных аппроксимаций. Рабочая область зачастую имеет сложную структуру с внутренними полостями. В данной работе предлагаются подходы для эффективной визуализации рабочей области робота, основанные на технологии дополненной реальности, позволяющие не только изучать строение объекта, но и помещать его в требуемый контекст.