Устройство для управления адаптивным роботом

Устройство для управления адаптивным роботом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании адаптивных роботов, функционирующих в среде с ограниченной видимостью. В устройстве за счет вьтолнения блока формирования модели внешней среды с помощью матричного дешифратора и матричного коммутатора, а ключевых элементов вычислительного блока с помощью триггера , элементов И и ИЛИ обеспечивается одновременная блокировка всех ключевых элементов вычислительного блока, соответствующих тем положениям робота, в которых возможны его касания с данной точкой препятствия, что повьшает быстродействие устройства . 2 з.п.ф-лы, 9 ил. с е hO ел vj ел ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д11 4 С 05 В 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3836284/24-24 (22) 04.01.85 (46) 23.08.86.Бюл. В 31 (71) Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова (72) И.А.Капиев, С.Г.Капустян, В.П.Носков и Л.Ж.Усачев (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 812561, кл. С 05 В 15/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 849142, кл. G 05 В 19/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АДАПТИВНЫМ РОБОТОМ (57) Изобретение относится к области робототехники и может быть испольэо„.SU„„) 252755 нано при создании адаптивных роботон, функционирующих в среде с ограниченной видимостью. В устройстве за счет выполнения блока формирования модели внешней среды с помощью матричного дешифратора и матричного коммутатора, а ключевых элементов вычислительного блока с помощью триггера, элементов И и ИЛИ обеспечивается одновременная блокировка всех ключевых элементов вычислительного блока, соответствующих тем положениям робота, в которых возможны его касания с данной точкой препятствия, что повышает быстродействие устройстна. 2 з.п.ф-лы, 9 ил.!

252755

35, 40

Изобретение относится к робототех нике и может быть использовано при создании адаптивных роботов, функционирующих в среде с ограниченной возможностью.

Цель изобретения — повьппение быстродействия устройства за счет одновременной блокировки всех ключевых элементов формирователя траектории пе, емещения, соответствующих тем положениям робота, в которых возможны его касания с данной точкой препятствия .

На фиг.! представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема задатчика целей; на фиг.3 — схема многостабильного триrгера; на фиг.4 - схема блока приводов; на фиг.5 - схема блока датчиков положений; на фиг.б — схема дешифратора положения; на фиг.7 — схема блока возврата в предыдущее положение; на фиг. 8 — схема блока тактильных датчиков; на фиг. 9 — схема формирователя модели внешней среды.

Устройство содержит задатчик 1 целей, формирователь 2 траектории перемещения, блок 3 элементов ИЛИ, многостабильный триггер 4, блок 5 приводов, блок 6 датчиков положения, дешифратор 7 положения, блок 8 возврата в предыдущее положение, блок 9 тактильных датчиков, формирователь

10 модели внешней среды, ключевые элементы 11, первый элемент ИЛИ 12, первые элементы И 13, второй элемент И 14, первый триггер 15 (фиг.l), блок 16 переключателей, первый дешифратор 17 (фиг.2), третьи элементы И 18 (фиг.3), второй элемент

ИЛИ 19, четвертые элементы И 20, третьи иэлементы ИЛИ 21, усилители

22, серводвигатели 23, потенциометрические датчики 24 (фиг.4), аналогоцифровые преобразователи 25, вторые дешифраторы 26 (фиг.5), третий дешифратор 27, дифференцирующие элементы 28, четвертый элемент ИЛИ 29 (фиг.б), вторые триггеры 30, четвертые элементы И 31, третий триггер

32, четвертые элементы ИЛИ 33 (фиг.711 тактильные датчики 34, пятый элемент

ИЛИ 35 (фиг.8), матричный дешифратор

36, матричный коммутатор 37 (фиг.9).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на втором выходе задатчика 1 целей появляется кратковременный сигнал, который поступает на пятые входы всех ключевых элементов 11 и устанавливает триггеры 15 ключевых элементов 11 в единичное состояние. Перед выполнением каждого элементарного акта движения на втором выходе дешифратора 7 положения появляется кратковременный saпрещающий сигнал, который поступает на третьи входы элементов И 14 всех ключевых элементов 11 и блокирует их.

Ключевой элемент 11, соответствующий конечному целевому положению робота, выделяется задатчиком 1 целей. При этом последний формирует на информационном входе ключевого элемента 11 единичный сигнал, в результате чего данный ключевой элемент 11 становится генератором сигнала возбуждения, который поступает на входы соседних ключевых элементов 11 после снятия общего запрещающего сигнала с второго выхода дешифратсра 7 положения.

Дешифратор 7 положения формирует на основании информации, поступающей от блока 6 датчиков положения, единичный сигнал на входе того ключевого элемента Il который соответствует текущему положению робота. При этом элементы И 13 данного ключевого элемента 11 открываются и пропускают сигналы, поступающие на шестые входы данного ключевого элемента 11 через соответствующие элементы ИЛИ блока 3 на входы многостабильного триггера 4.

Такая организация формирователя

2 приводит к тому, что после окончания общего запрещающего сигнала ключевой элемент 11, соответствующий конечному положению робота, начинает передавать сигнал возбуждения на входы соседних ключевых эле ментов 11, который, распространяясь по ключевым элементам 11, достигает входов ключевого элемента 11, соответствующего текущему положению робота. Очевидно, что первым на одном из входов этого ключевого элемента

1! появляется тот сигнал, который прошел по кратчайшему пути от генерирующ го ключевого элемента 11.

Пройдя через один из элементов И 13 ключевого элемента 11. Пройдя через один из элементов И 13 ключевого элемента 11, соответствуюшего текущему положению робота, и соответствующий

1252755 элемент ИЛИ блока Э, этот сигнал устанавливает многостабильный триггер

4 в состояние, соответствующее направлению, со стороны которого прошел первый сигнал возбуждения. После- 5 дующие сигналы, проходящие на другие входы многостабильного триггера 4 не цо кратчайшему пути, состояния много. стабильного триггера 4 не изменяют.

Таким образом, путь первого сигнала является воспроизводимой в блоке 2 моделью кратчайшего пути от те-., кущего положения работа к конечному. фиксация первого сигнала соответствует акту принятия решения, заключаю-!5 щегося в выборе того направления, в котором нужно совершать перемещения роботу с тем, чтобы по кратчайшему пути достичь конечного целевого поло жения. Состояние многостабильного 20 триггера 4 сохраняется до тех пор, пока приводы блока 5 не отработают элементарного шага движения. Окончание элементарного шага движения фиксируется блоком 6 датчиков положения.

При этом информация о текущем положении робота от блока 6 датчиков положения запоминается в блоке 8 возврата в предыдущее положение, а дешифратор 7 положения выбирает следую-З0 щий ключевой элемент 11, соответствующий новому текущему положению робота, и вырабатывает кратковременный запрещающий сигнал на своем выходе, тем самым блокируя всю сеть. При этом 35 многостабильный триггер 4 возвращается в исходное состояние и все описанные операции повторяются до тех пор, пока робот не достигает конечноного положения. 40

В том случае, если при перемещении робота происходит соприкосновение с препятствием, то один из тактильных датчиков 34, который пришел в соприкосновение с препятствием, 45 вырабатывает сигнал, который поступает на соответствующий вход формирователя 10 модели внешней среды и на вход блока 8 возврата в предыдущее положение. На входы формирова- 50 теля 10 модели внешней среды поступает также информация от дешифратора

7 положения. Формирователь 10 модели внешней среды выбирает подмножество ключевых элементов 11, соот- 55 ветствующих положениям робота, в которых он соприкасается с данной точ4 кой препятствия и вырабатывает на соответствующих Rblõoïàõ единич1я1е сигналы, которые поступают на первые входы выбранного подмножества ключевых элементов 11 и далее на первые входы триггеров 15. На выходах триггеров 15 появляются нулевые сигналы, . торые -"ступают Hd входы эле— ментов И 14 и закрывают их, при этом данные ключевые элементы !1 переходят в заблокированное состояние. Одновременно по сигналу с выхода блока 9 тактильных датчиков срабатывает блок 8 возврата в предыдущее положение и вырабатывает на основании ранее запомненной информации о текущем положении работы сигналы, которые, поступая на блок 5 приводов, возвращают робот в предыдущее положение.

Окончание отработки элементарного шага возврата также фиксируется блоком 6 датчиков положения и, следовательно, дешифратором 7 положения, который вырабатывает запрещающий сигнал на своем втором выходе и тем самым прекращает работу блока 8 возврата в предыдущее положение.

После этого процедура моделирования кратчайшего пути, выделения первого шага и отработки его блоком 5 приводов возобновляется, но уже при условии, что ключевые элементы ll, соответствующие положениям робота, в которых он соприкасается с данной точкой препятствия, заблокированы и не участвуют в процессе моделирования кратчайшего пути.

Если препятствие в рабочей зоне имеет большие размеры и сложную форму, то в процессе адаптации к данной ситуации в рабочей зоне робота происходит всего несколько касаний робота с каждым из препятствий, а если размеры препятствия достаточно малы, то достаточно одного касания, после чего устройство управления управляет движением робота беэ соприкосновений с препятствиями.

С помощью блока 16 в блоке 1 набираются значения координат робота по каждой степени подвижности. Значения координат могут набираться непосредственно в унитарном коде.

Набранные значения конечных координат дешифрируются дешифратором 17, который формирует на одном из своих выходов единичный сигнал, поступающий ла вход соответствующего ключевогп элемента 11 блока 2. При зтом

7 )252755 триггерах 30, проходит на выходы элементов И 3l и через соответствующие элементы ИЛИ 33 на выходы блока к 8 и далее на соответствующие входы д блока 5 приводов. При этом на выхо- 5 т дах блока 8 формируется код направт ления движения робота, обратный записанному в триггерах 30.

При соприкосновении подвижной части робота, на которой расположены lO тактильные датчики 34, с препятствием на выходе одного из тактильных датчиков 34 появляется единичный сигнал, который поступает на соответствующий вход формирователя 10 t5 д модели внешней среды и через элемент

ИЛИ 35 на соответствующий вход блока 8 возврата в предыдущее положение.

На входы матричного дешифратора

36 поступает информация от дешифра- 20 ны тора 7 положения и блока 9 тактильных датчиков. В зависимости от этой информации на одном из выходов дешиф- вн ратора 36 появляется единичный сиги нал, который поступает на соответ- 5 вх ствующий вход коммутатора 37, на соответствующих выходах которого появляются единичные сигналы, поступаю- те щие на входы соответствующих ключе-. вых элементов 11 блока 2, и перево- 30 тр дят их в заблокированное состояние.

Информация предварительно заносится . вх в коммутатор 37 на основании расчет- ме ных или экспериментальных данных.

l. Устройство для управления адаптивным роботом, содержащее последовательно соединенные задатчик целей э формирователь траектории перемещения, блок элементов ИЛИ, многостабильный триггер, блок приводов, блок датчиков положения и дешифратор положения

1 первые выходы которого подключены к вторым входам формирователя траекто"1 рии перемещения, а также блок тактильных датчиков, соединенный первым выходом с первым входом блока возврата

Применение изобретения позволит обеспечить значительное сокращение времени адаптации робота, функционирующего в среде с ограниченной видимостью, к ситуации в рабочей зоне.

Формула изобретения предыдущее положение, выходы котоого подключены к вторым входам блоа приводов, вторые входы — к выхоам блока датчиков положения, а треий вход — к второму выходу дешифраора положения и третьему входу формирователя тр". торин перемещения, оединенного четвертыми входами с выодами формирователя модели внешей среды, а пятый входом — с вторым ходом задатчика целей, о т л и— а ю щ е е с я тем, что, с целью овышения быстродействия, в нем формирователь модели внешней среды соеинен своими первыми входами с первыми выходами дешифратора положения, вторыми входами — с вторыми выхоами блока тактильных датчиков и держит последовательно соединене матричный дешифратор и матричный ммутатор, выходы которого подключек выходам формирователя модели ешней среды, соединенного первыми вторыми входами с соответствующими одами матричного дешифратора.

2. Устройство по п.l, о т л и— а ю щ е е с я тем, что формироваль траектории перемещения содержит ючевые элементы, первые, вторые, етьи, четвертые и пятые входы корых соединены с соответствующими одами формирователя траектории пере» щения, шестые входы — с выходами соседних ключевых элементов, первые выходы — с шестыми входами соседних ключевых элементов, а вторые выходы— с выходами формирователя траектории перемещения.

3. Устройство по п.2, о т л и— р ч а ю щ е е с я тем, что каждый ключевой элемент содержит первые элементы И, триггер и последовательно соединенные элемент ИЛИ и второй элемент И,.второй вход которого подклю 5 чен к выходу триггера, а первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестые входы, а также первый и вторые выходы ключевого элемента соединены соответственно с первым входом элемента ИЛИ, первым входом первых элементов И, третьим входом второго элемента И, первым входом триггера, вторыми входами элемента ИЛИ, выходом второго элемента И и выходами первых элементов И.!

Фиг. 1

Фиг. 2

1252755

12??7 )5

9?

ФЯ

1 о

М оном

1252755

Фиг.7

l 2527 5 оку о

Д

Д

0m блока 7

Составитель Е.Политав

Техрел М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Редактор О.Бугир

Заказ 4620/48 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.u/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная, 4