Устройство для управления адаптив-ным роботом-манипулятором

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИД1:ТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву Р 716807

Сеюэ Советских

Сфцианистических

Республик (ii) 81256 1. 51 „ Клэ (22) Заявлено 12.02.79 (23) 2724072 18 24 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетВ 25 У 3/00

Государственный комитет ССС Р ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.03.81.Бюллетень N9 10 (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 17. 03. 81

A.Â. Каляев, Ю.В. Чернухин и В.П; Носков Я!

/г

) Таганрогский радиотехнический институт.. им. В.Д. Калмыкова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АДАПТИВНЫМ

РОБОТОМ-МАНИПУЛЯТОРОМ

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании робототехнических систем различного назначения, в частности и адаптивных -роботах-маму пуляторах,обладающих свойствами искусственного интеллекта.

По основному авт. с . 1е 716807 . известно изобретение, содержащее следовательно соединенные блок сенсорных датчиков,. блок Формирования модели внешней среды и вычислительный блок и блок исполнительных устройств, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного блока, t-стабильный триггер

Р входы которого соединены соответствующими выходами вычислительного блока„ а выходы - с соответствующими входами блока исполнительйых устройств. Кроме того, вычислительный блок устройства содержит матрицу ключевых элементов, причем первый

v второй входы каждого ключевого элемента соединены с соответствующими входами вычислительного блока, третий вход - co соответствующим выходом (i, J-l),êëþ÷åâîão элемента, четвертый вход - с соответствующим выходом (1+1, J) ключевого элемента, пятый вход — с соответствующим вы- ходом (i+1, j) ключевого элемента, седьмой вход - e соответствующим выходом (i-1, j) ключевого элемента, а выход — с соответствующими входами (1, J-1((i, j+1) (1-1, )) и (i+1, j) ключевых элементов, а каждый 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 первым входами ключевого элемента соответственна Oj.

Данное устройство предназначено для управления транспортным средством, имеющим две степени свободы и функционирующим на плоскости и по этой причине не может быть непосредственно использовано для управления движением робота-манипулятора, который в общем случае имеет более двух степеней свободы.

812561

Цель йзобретения — расширение

Функциональных воэможностей устройства о

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит распределитель и последовательно соединенный блок датчиков положения и дешифратор, выходы которого подключены ко вторым входам вычислительного блока, выходы блока исполнительных устройств соединены со входами блока датчиков положения, а выходы вычислительного блока через распределитель подключены ко входам

t-стабильного триггера.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 сенсорных датчиков, блок 2 формирования модели внешней среды, вычислительный блок 3, распределитель 4, Ф-стабильный триггер 5, блок исполнительных устройств 6, блок датчиков положения 7, дешифратор 8, ключевые элементы 9, первые элементы

ИЛИ 10, первые элементы И 11,вторые элементы И 12, вторые элементы

ИЛИ 13.

Устройство управления работает следующим образом.

Перед началом выполнения каждого элементарного акта движения на выходе дешифратора появляется кратковременный запрещающий сигнал, который.поступает на третьи входы первых элементов И 11 всех ключевых элементов 9 и блокирует их. В то же время на выходах блока 1 сенсорных датчиков присутствуют сигналы, характеризующие в каких участках рабочей зоны находятся препятствия.

Блок 2 формирования модели внешней среды ставит в соответствии каждому участку рабочей зоны подмножество ключевых элементов 9 вычислительного бло ;а 3, каждый ключевой элемент

9 которой соответствует некоторому положению манипулятора. Конфигурация подмножества ключевых элементов

9 блока 3, соответствующая некоторому участку рабочей зоны, зависит от координат,,этого участка, от кинемати ческой схемы манипулятора и физических размеров движущейся части манипулятора. Таким образом блок 2 формирования модели внешней среды выделяет подмножество ключевых элементов 9 соответствующие положениям манипулятора, в которых он имеет общие точки с препятствиями, и формирует на информационных входах этих ключевых элементов 9 нулевые сигналы, которые блокируют передачу логических,сигналов возбуждения через эти ключевые элементы 9. Ключевые элементы 9, соответствующие конечным целевым положениям, выделяются блоком формирования модели внешней среды 2 в общем случае на основании, информации, поступаемой от блока сенсорных датчиков, и в частном случае могут выделяться на основании информации предварительно занесенной в блок формирования модели внешней среды 2. При этом блок 2 формирует на информационном входе ключевого элемента 9, соответствующего конечному положению, единичный сигнал, в результате чего данный ключевой элемент становится генератором сигнала возбуждения, который поступает на логические входы f соседних ключевых элементов 9 после снятия общего запрещающего сигнала с выхода дешифратора 8. Дешифратор 8 формирует на основании информации полученной от блока датчиков положейий 7, единичный сигнал на информационном входе того ключевого элемента 9, который соответствует текущему положению мани20 пулятора. При этом вторые элементы

И 12 данного ключевого элемента 9 . открываются и тем самым пропускают единичные сигналы, поступающие на логические входы данного ключевого элемента 9, через соответствующие элементы ИЛИ 13 на входы У-стабильного триггера 5. Таким образом, ключевые элементы 9 вычислительного блока 3, соответствующие положениям, в которых манипулятор не имеет общих точек с препятствиями, способны проводить логические сигналы возбуждения, ключевой элемент 9,соответствующий конечному положению, яв. ляется генератором сигнала возбуждения,. а логические входы ключевого элемента 9, соответствующего текущему положению, подключаются через вторые элементы ИЛИ 13 ко входам . 1-стабильного триггера 5. Такая ор40 ганизация вычислительного блока 3 приводит к тому, что, после окончания общего запрещающего сигнала ключевой элемент 9, соответствующий конечному положению манипулятора, передает сигнал возбуждения на логические входы соседних ключевых элементов, который распространяясь по всем незаблокированным ключевым элементам 9, обходя заблокированные, достигает логических входов ключевого элемента 9, соответствующего текущему положению. Очевидно, что первым на одном из логических входов этого ключевого элемента 9.появится тот сигнал, который прошел по кратчайшему пути от генерирующего ключевого элемента 9. Пройдя через один из В элементов И 12 ключевого элемента 9, соответствующего текущему положению манипулятора, и

d0 соответствующий элемент ИЛИ 13,этот сигнал установит 6-стабильный триггер 5 в состояние, соответствующее направлению, со стороны которого пришел первый сигнал возбуждения.

65 Последующие сигналы, приходящие на

8125 61 другие входы E-стабильного тригге- . ра 5 не по кратчайшему пути, состояния триггера 5 не изменяют. Мож-. но утверждать, что путь первого сигнала является воспроизводимой на логической сети моделью кратчайшего пути от текущего положения манипулятора к конечному.

Фиксация первого сигнала соответствует акту принятия решения, заключающегося в выборе того направления„ в котором нужно совершить перемещение манипулятору, с тем, чтобы, минуя существующие в данный момент препятствия, по кратчайшему пути достигнуть конечное целевое положение.

Состояние f-стабильного триггера 5 15 сохраняется до тех пор, пока блок б исполнительных устройств не отработает элементарного шага движения.

Окончание элементарного шага движения будет зафиксировано блоком 7 Щ датчиков положения, и следовательнодешифратором 8, который выбирает следующий ключевой элемент 9, соответствующий новому текущему положению манипулятора, и вырабатывает кратковременный запрещающий сигнал на своем выходе и тем самым заблокирует вычислительный блок 3. При этом

Ф-стабильный триггер 5 вернется в исходное состояние и все описанные операции будут повторяться до тех пор пока манипулятор не достигнет конечного положения. В момент достижения конечного положения манипулятор останавливается. Останавливается он и тогда, когда в рабочей зоне возникают непроходимые препятствия и ожидает до тех пор, пока не появится какой-либо свободный путь.

Применение изобретения существенно расширяет функциональные возможности устройства управления и обеспечивает возможность его применения для управления роботами-манипуляторами, работающими в сложных динамических условиях внешней среды с непредсказуемо перемещающямися препятствиями в рабочей зоне..

Формула изобретения

Устройство для управления адаптивным роботом-манипулятором по авт.св. з 71б807, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства, оно содержит распределитель и последовательно соединенные блок датчиков положения и де- . шифратор, выходы которого подклю-. чены ко вторым входам вычислительного блока, выходы блока исполнительных устройств соединены со входами блока датчиков положения, а выходы вычислительного. блока через распределитель подключены ко входам

В-стабильного триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельства СССР по заявке Р 2478949/18-24, кл. В 25 J 3/00, 1977.

812561

Составитель Е. Нефедова

Уе акто Н. Воловик Те A.Савка Ко кто 9. Макар@ ко

Заказ 639/18 Тнраи 1096 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра «ая наб. . 4 5

Филиал ППП Патент, r. Уигород„ ул. Проектная,