Устройство для управления движением адаптивного робота

 

О П И С А Н И Е 716807

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз, Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 21.04.77 (21) 2478949/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51)М. Кл.

В 25 J 9/00

Веударствеииый комитет

СССР по делам изабретеиий и атирмтий (53) УД Ê62-50 (088.8) Опубликовано 25.02.80. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 25.02.80 (72) Авторы изобретения

А. В. Каляев, Ю. В. Чернухин и В. П. Носков

Таганрогский радиотехнический институт им, В. Д. Калмыкова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ

АДАПТИВНОГО РОБОТА

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании робототехнических систем различного назначения, в частности, подвижных промышленных роботов, обладающих свойствами искусственного интеллекта.

Известны устройства для управления движением адаптивного робота. Устройство (1), содержащее блок сенсорных датчиков, электронно-вычислительную машину и блок исполнительных устройств, является сложным и произ10 водит обработку информации последовательно во времени, что не позволяет реализовать процесс управления движением адаптивного робота ° в реальном масштабе времени.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные блок сенсорных датчиков, блок формирования моде20 ли внешней среды и вычислительный блок и блок исполнительных устройств, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного блока 12).

Недостатком этого устройства является то, что оно может быть использовано только в тех роботах, которые предназначены для перемещения в стационарной среде, в том числе естественной среде, например, паркового типа.

В условиях динамичной среды, например, в условиях производственного цеха, где препятствия могут все время менять свое местоположение, использование такой системы управления затруднительно, так как приводит к необходимости постоянной коррекции топографической карты местности. Кроме того, в случае встречи робота с незапланированной ситуацией или выхода из строя одного из узлов логической сети вычислительного блока, работа этого устройства нарушается.

Белью изобретения является повышение надежности и расширения функциональных возможностей устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит с -стабильный триггер, входы которого соединены с соответствующими выходами вычислительного блока, а выходы с соответствло1цимк входами блока ис7 16807 полните>lьиых устроиств, а r;iKH C с Г1>м, что вычислительный блок содержит wBrprttt> . >; "

КЛ10ЧЕВ11Х ЭЛ" МЕНТОВ, Г1РИЧСХ1 ItCP ЗЫй И В10РОй входы каждого кл1ачевого элсмсита r J-й ячейки соединены с соогвстству>ощими Входами вычислительного блока, третий вход — с соответствующим выходом (r,j — 1) ключевого элемента, четвертьш вход -- с соогветст >юпп1М входом вычислительного блока, шестой эход— с соответствующим выходом (I,1+1) ключевогÎ 1О элемента, седьмой вход — c соответству1оцтим

ВыхОдОм (1 — 1, J) ключевого элсме11Т!1, э- ВИ1хоц — с соответствующими вхоцами (,1 — 1, кл:очевого элемента, ->ходами (i.! — 1) (I.J+1), (i — 1, j)<(i + 1,.j) кпк>чевых э>1сментов, и Kit>Kдый ключевой элемент вычислительного бпск:содержит последовательно соедииеш1ыс элемент

ИГ1И и элемент И, второй Вход которого подкл10чен Ко Вт01рОму вхОду ячейки, третиЙ, вход — к пятому входу ячейки, а выход—

K выходу ключевого элемента,. цсрвый, второй, третий, четвертый и пятый входы элемента

ИЛИ соединены с третьим. седьмым, четвертым, шестым и первым входами ключевого элсмеи. та соответственно.

Па чертеже представлена функциональная систсма устрОисlВВ для упраВления piDH>i(clrисм адаптивного робота.

Устройство содержит; 1 — блок сенсорн:.1х датчиков, 2 — блок формирования модели внешней среды, 3 — вычислительный блок.4—

1 логические элементы вычислительного блока:

5 — элементы ИЛИ; б — эг1ементы И, 7 — P— стаби>1ьный триггер; 8 — блок исполнительных устройств.

Работает устройство управления следу1ащим образом. Перед началом выполнения ка>дог< элементарного акта дан>кения робота rla Выходе эффекторной системы 8 появляется эапрсп1а111щнй СИГНаЛ, КОтсрнй ПОСтуласт На трЕ ЬИ EXOды элеме1ггов И 6 и блокирует их. При э-том на всех выходах всех ячеек 4 аычисльггель>1ого блока 3 появляются нулевые сигналы и триггер 7 переходит в такое состояние, при <сгором на его выходах сигналы отсутствуют, то есть робот движется по инерции. 13 это >ке время на выходах блока чувствител ных ct:нсорпых датчиков 1 присутствуют сигналы, ",à рактеризующие внешнюю по отношению к роботу среду, например, сведения о рельефе той местности, на которой он находится. Поступая на входы системы 2 формирования модели внешней среды, зти сигцалы преобразуютсг1 в сигналы двух типов О или 1. Причем блок сенсорных датчиков 1 и блок 2 формирования модели внешней среды построены так, что кажлому участку поверхности той местности. ":: которой перемещается робот соответствует только одна пара выходов блока 2 и следователь;::> од1 ":; t

Говсрхиос> и, соогветствуIОИ1ий i j клlсчсВОму

>лсмс11ту ceòH., ис представляет собой преп,"-.с;Вия цля рооота, то иа первом выходе ij пары Выходов блока 2, 1:оециненцом с первым входом EJ t соеди1! .ином с0 Вторым входо" r: появляется сиги>л 1. Если рассматриВгсмы1: участок псверxrrocTII содержит препятствие rr;IH робота, то па Обоих выходах пары появляется О. Если же в рассматриваемом !1i!:TKC НаХОДИТСЯ ЦСПЬ. Н 11л И.РаВЛЕНИИ КОТОроН o0DoT лол>. :.crr пс;>емс цаться, то HB обоих эь>>-:одах iJ пары появлясгся 1. ХИ111ми слова1х ми, у IBGTKBi среды, сод Ожагдим препятствия соответствуют блокированные, нспроводящие клю1свыс элементь1 4, у астк:„. без препятствий

c00твстстВу1от проводящие к.rêatåâûe элементы 4, а участкам содер>хашим цель соответс-:ву roT проводя<Дне ключевьц элементы 4, енериРУГ<ПЦИС СДИИИгл1ЫС СИГНаПЬ1„1

rrt>0xoEIEIT через заблокирсванныс, непроводящие к>полевые 3JIC. HCHI i 4. Таким Образом, IIB Krtlo чсвых элементах 4 адекватно oroupB><аются .В1;.Ить1с и свободп1,1с для,7вижсния участки ,:.ItcïtttcJr cpc;tы. На этой жс сеТН отображается

>пгдс . СнератopB импульсов и тот участок, в 1алравлеиии которого нужно перемещаться.

11ослс окошиц1ци BBHpeuIBi<, цсго сигнала, формиl> )1 c>|0r 0 i3IIoKo r r1cIl0лп111 ert t tbr>: устройстВ 8 „ го есть Hily»t сы, распространяющиеся ао все стopoиы через проводящие ключевые элементы 4. обходя ключевые элементы 4 непроводящие. Распространяясь во все стороны, едииичные сиг11алы пояаля1отся на выходах проводящих клю1евых элементов 4k ,а вьип<сл1тс>пльогО блока .. Очевидно, что первым;-га выходе одного из клю ierrbtx зле .,1С11 СОВ 4 J< р.-1да i <>11BHIC>1 тоз сигнал, KOTopbIH прошел по краггайшему пути от генерирующего кл>очевого элемента 4 до данного ключевого элемента 4l< ряда. Если теперь учесть тот факт„что положен re робота в среде моделиру.-с:ся вхоцами < -ст;:бильног0 триггера /„фикси1>1 ющего этот первый сигнал> То можно утверждать.,:-o ггуть г1срвсго сигнала является воспроизводимой на ног>гчсской сети вычислительного блока 3 моделью кратчайшего пути от робота к цели. ч>иксация первого сигнала сэотасrcrayeT акту принят1:.я решения, заключаюц1егося В выборе того 1аправления, в котором нужно соа ршить перемещение, с тем, Стобы минЪя сущестаующис в данный момент препятствия, по кратчай1лему пути достичь цель.

Яействителы1о„пера11Й сигнал приходит с тои стороны вычислительного блока, в которой

716807

5 расположены проводящие ячейки 4, что соответствует той стороне реальной среды, которая не содержит препятствий для робота. Этот сигнал переводит с-стабильный триггер 7 в такое состояние, при котором на его выходе, соответствующем входу первого сигнала, появляется единица, а на остальных выходах появляются нули. Следующие сигналы, поступающие на B -стабильный триггер 7 не изменяют его состояние. Состояние триггера 7 сохраняется до тех пор, пока эффекторная система 8 не отработает элементарный шаг движения. После окончания элементарного шага движения, на выходе блока исполнительных устройств формируется запрещающий сигнал, поступающий на пятый вход всех ячеек 4 и тем самым бло. кирующий вычислительный блок. При этом -стабильный триггер 7 приходит в исходное состояние и все описанные операции повторяются до тех пор, пока робот не достигнет цель. 2р

В момент достижения цели робот останавливается. Останавливается он и тогда, когда перед ним возникают непроходимые препятствия.

Применение изобретения позволит сохранять работоспособность робота в условиях изменяю- 25 щейся окружающей среды и повысить надежность его работы.

Формула изобретения 30

6 жит с -стабильный триггер, входы которого соединены с соответствующими выходами вычислительного блока, а выходы — с соответствуюшими входами блока исполнительных устройств, 2.устройствопоп.1, отличающ е е с я тем, что вычислительный блок содержит матрицу ключевых элементов, причем первый н второй входы каждого ij ключевого элемента соединены с соответствующими входами вычислительного блока, третий вход— с соответствующим выходом (1, j — 1) ключевого элемента четвертый вход — с соответствующим выходом (i+1, j) ключевого элемента, пятый вход — с соответствующим входом вычислительного блока, шестой вход — с соответствующим выходом (j, 1+j) ключевого элемента, седьмой вход — с соответствующим выходом (— 1, j) ключевого элемента, а выход — с соответствующими входами (i, j — 1), (,1+1) (1 — 1,j) и (+1,j) ключевых элементов.

3. Устройство поп.2, отл ичаю щ е-! е с я тем, что ключевой элемент вычислительного блока содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ и элемент И, второй вход которого подключен ко второму входу ключевого элемента, третий вход — к пятому входу ключевого элемента, а выход — к выходу ключевого элемента, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы элемента ИЛИ соединены с третьим, седьмым, четвертым, шестым и псовым входами ключевого элемента соот1. Устройство для управления движением адаптивного робота, содержащее последовательl но соединенные блок сенсорных датчиков, блок формирования модели внешней среды и вьгчис- з лительный блок и блок исполнительных устройств, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функцио- О нальных возможностей устройства, оно содерветствеино.

Исгочники информации, принятые во внимание при экспертизе

i. "Интегральные рсботы" под. ред, Г.ЕЛоздняка, M., "Мир", 197Х, с. 21 — 40.

?. "Труды 1У Международной конференщ и по искусственному иъгелчекту" том 9, M.

1975,статья Н. М. Амосова н др. "Транспортный робот с сетевой системой управлещ я" (прототип):

716807

Составигель E. Политов

Teõpcà Э.Чужик

Редактор Э. Губниикаи

Корректор Е. Папи

Заказ 9720/16

Тираж 1033 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР до делам изобретений и открытый

113035, Москва, Е--35, Рауыская на., д. 4/5

Филиал ППП "Патеп г", r. Ужгород, ул. 11роектная, 4