Устройство управления адаптивным мобильным роботом

Устройство управления адаптивным мобильным роботом

Реферат

 

Изобретение относится к области робототехники и предназначено для управления движением адаптивного робота, обладающего свойствами искусственного интеллекта. Технический результат заключается в повышении точности отработки планируемых траекторий на локальных участках внешней среды без увеличения числа ключевых элементов планирующей нейросети, а также расширение функциональных возможностей робота. Устройство управления адаптивным роботом содержит блок сенсорных датчиков, блок формирования модели внешней среды, вычислительный блок исполнительных устройств, m-стабильный триггер, схему сравнения, блок задания движения, блок задания констант, блок регулирования, блок определения координат робота, блок датчиков внутренней информации. 5 ил.

Изобретение относится к области робототехники и предназначено для управления движением адаптивного робота, обладающего свойствами искусственного интеллекта.

Известно устройство, содержащее ведущую линию движения в виде светоотражающей полосы с разветвлениями, имеющую узловые пункты с опознавательными метками, передний датчик слежения за светоотражающей полосой, подключенный двумя выходами к первым двум входам блока рулевого привода, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока памяти команд, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока режимов движения, четвертый вход которого соединен с первым выходом блока сравнения кодов, второй выход которого соединен с первым входом блока памяти команд, второй вход которого соединен с выходом счетчика команд, три выхода блока режимов движения соединены с тремя входами блока рулевого привода. Один из выходов пульта управления соединен с первым входом блока памяти кодовых идентификаторов, второй вход которого соединен с выходом счетчика команд, а выход - с первым входом блока сравнения кодов, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами переднего и заднего датчиков кодовых идентификаторов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами блока переключения датчиков слежения и датчиков кодовых идентификаторов и с входами соответственно переднего и заднего датчиков слежения за светоотражающей полосой, выходы заднего датчика слежения за светоотражающей полосой соединены с пятым и шестым входами блока рулевого привода и с первым и вторым входами блока выделения меток, третий и четвертый входы которого соединены с выходами переднего датчика слежения за светоотражающей полосой, пятый вход блока выделения меток соединен с первым выходом блока режимов движения, один из выходов блока выделения меток соединен с входом счетчика команд и вторыми входами переднего и заднего датчиков кодового идентификатора, другой выход блока выделения меток соединен с пятым входом блока режимов движения и одновременно с первым входом блока аварийной сигнализации, второй вход которого соединен с первым выходом блока сравнения кодов, второй выход пульта управления соединен с третьим входом блока памяти команд, четвертый выход которого соединен с входами блока переключения датчиков слежения и датчиков кодовых идентификаторов (см. МПК 5 G 05 D 1/02, Гусев А.И., Порозов Б. Ю. , Воинов В.В., патент РФ 2018902, регистрационный номер заявки - 4942112/24, опубликовано - БИ 16-1994 г.).

Известное устройство так же, как и заявляемое, обеспечивает автоматическое достижение целевого объекта автономным мобильным роботом.

Признаков аналога, общих с заявленным техническим решением, не обнаружено.

Недостатком устройства является необходимость предварительной прокладки маршрутов движения и нанесения идентификационных меток.

Следующие причины препятствуют достижению технического результата: 1. Блок сенсорных датчиков данного аналога состоит из переднего и заднего датчиков слежения за светоотражающей полосой и датчиков кодовых идентификаторов. Данное обстоятельство не обеспечивает полного восприятия внешней среды, так как датчики настроены на восприятие только светоотражающей полосы.

2. Структура системы управления не позволяет реализовать адаптивное поведение автономного робота в априори неформализованной среде, поскольку она рассчитана на решение формализованной задачи перемещения мобильного робота по светоотражающей полосе.

Известно устройство, обеспечивающее автоматизированный выбор оптимального маршрута маневра разнотипных транспортных средств по автодорожной сети с учетом их характеристик, таких как масса, длина, ширина, высота, а также эксплуатационного состояния элементов трассы (см. МПК 6 G 06 F 17/16, Манеркин В. П., Купшарев А.С., Борисович А.В., Панкрушин П.Н., патент РФ 2045773, регистрационный номер заявки - 92001141/24, опубликовано - БИ 28-1995 г.).

Решение задачи выбора оптимального маршрута движения транспортного средства сводится к последовательному однократному просмотру в блоке адресной памяти описаний всех транспортных петель, связывающих заданные станции, последовательному отбору кратчайшего по длине, приемлемого по грузогабаритным параметрам и коэффициенту эксплуатационной готовности. Устройство содержит блок адресной памяти кода станции, счетчик, четыре блока сравнения, сумматор, два регистра, первый элемент И, два триггера, элемент 2И-ИЛИ-НЕ, генератор импульсов, блок памяти характеристик трассы, коммутатор выбора и ввода, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой регистры, пятый и шестой блоки сравнения, второй элемент И, элемент НЕ, задатчик вероятности выхода из строя элемента трассы, генератор шума, умножитель, пороговый элемент, три ключа, источник постоянного напряжения и блок управления. Причем вход блока адресной памяти кода станции соединен с информационным выходом счетчика, первый выход блока адресной памяти кода станции соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, а также с входом третьего блока сравнения, второй выход блока адресной памяти кода станции соединен с информационным входом сумматора, третий выход блока адресной памяти кода станции является информационным выходом устройства, вход разрешения записи счетчика соединен с прямым выходом первого триггера, группа установочных входов счетчика подключена к группе выходов младших разрядов первого регистра, выход сигнала переполнения счетчика соединен с входом установки в "1" первого триггера и с входом останова генератора импульсов, информационный выход счетчика соединен с информационным входом второго регистра, вторые входы первого и второго блоков сравнения являются информационными входами устройства, выход первого блока сравнения соединен с входом установки в "1" второго триггера, а также с входом разрешения записи второго регистра, выход второго блока сравнения соединен с первым входом первого элемента И и с входом установки в "0" первого триггера, выход третьего блока сравнения соединен с установочным входом сумматора и с входом установки в "0" второго триггера, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом сумматора, второй вход - с выходом старшего разряда первого регистра, а выход четвертого блока сравнения соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом второго триггера, выход первого элемента И соединен с входом разрешения записи первого регистра, а синхронизирующий вход сумматора соединен с выходом второго триггера, выход сумматора соединен с информационным входом группы старших разрядов первого регистра, вход младшего разряда первого регистра соединен с выходом второго регистра, прямой выход первого триггера соединен с первым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ и с первым входом устройства, инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а четвертый вход является входом устройства для запросов выдачи кодов маршрутов от внешнего устройства, выход элемента 2И-ИЛИ-НЕ соединен со счетным входом счетчика, вход запуска генератора соединен с шиной запуска устройства. Первой группой информационных входов устройства являются вторые входы первого и второго блоков сравнения, второй группой информационных входов устройства является группа входов блока памяти характеристик трассы, выход генератора импульсов соединен с входом задатчика вероятностей выхода из строя элемента трассы и с управляющим входом второго ключа, вход разрешения записи счетчика соединен с выходом первого ключа, выход первого блока сравнения соединен с входом установки в "1" второго триггера, а также с входом разрешения записи второго, четвертого, пятого, шестого и седьмого регистров, выход элемента НЕ соединен с первым входом третьего регистра, с установочными входами второго триггера и сумматора, второй вход блока памяти характеристик трассы подключен к выходу третьего регистра, стробирующий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого регистров соединены с соответствующими входами пятого и шестого блоков сравнения, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, выход второго элемента И через элемент НЕ подключен к информационному входу второго ключа, а выход - к четвертому входу элемента 2И-ИЛИ-НЕ, прямой выход первого триггера подключен к второму входу третьего регистра, выход генератора шума соединен через умножитель с первым входом порогового элемента, второй вход которого подключен к второму входу задатчика вероятности выхода из строя элемента трассы и к источнику постоянного напряжения, а выход - к управляющему входу третьего ключа, информационный вход которого соединен с первым выходом коммутатора выбора и ввода и с третьим входом задатчика вероятности выхода из строя элемента трассы, выход которого подключен к второму входу умножителя, первый выход блока памяти характеристик трассы подключен к вторым входам четвертого и шестого регистров, а второй выход - к вторым входам пятого и седьмого регистров, выход второго триггера подключен к управляющему входу первого ключа.

Известное устройство так же, как и заявляемое, обеспечивает автоматическое достижение целевого объекта автономным мобильным роботом.

Признаков аналога, общих с заявленным техническим решением, не обнаружено.

Недостатком устройства является невозможность движения в априори неформализованной среде, так как выбор оптимального маршрута движения транспортного средства заключается в последовательном переборе всех допустимых маршрутов движения, зафиксированных в блоке адресной памяти.

Причиной, препятствующей достижению технического результата, является наличие адресной памяти, в которой содержится описание всех транспортных петель. Данное обстоятельство не позволяет реализовать адаптивное поведение автономного робота в априори неформализованной среде.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является известное устройство для управления движением адаптивного робота, выбранное в качестве прототипа (см. МПК 2 В 25 J 9/00, авторское свидетельство СССР 716807, Каляев А.В., Чернухин Ю.В., Носков В.П., опубликовано - БИ 7-1980 г.). Указанное устройство содержит блок сенсорных датчиков, блок формирования модели внешней среды, вычислительный блок (нейросеть), m-стабильный триггер и блок исполнительных устройств. Вычислительный блок содержит матрицу km ключевых элементов, основные входы которых соединены с соответствующими выходами блока формирования модели внешней среды, входы которого соединены с выходом блока сенсорных датчиков дистантного восприятия внешней среды. Входы m-стабильного триггера соединены с соответствующими выходами вычислительного блока, а его выходы соединены со входами блока исполнительных устройств. Выходы блока исполнительных устройств соединены с дополнительными входами вычислительного блока.

Признаки прототипа, общие с заявленным устройством, следующие: блок сенсорных датчиков, блок формирования модели внешней среды, вычислительный блок, m-стабильный триггер и блок исполнительных устройств.

Недостатком прототипа является низкая точность отработки планируемых им траекторий перемещения робота на локальных участках внешней среды.

Причина, препятствующая достижению технического результата, заключается в том, что планирование и отработка траекторий движения осуществляется с помощью нейросети, ключевые элементы которой поставлены во взаимно-однозначное соответствие дискретным участкам внешней среды и поэтому для увеличения точности отработки локальных траекторий перемещения робота число таких элементов необходимо увеличивать, что препятствует технической реализации устройства. Кроме того, известные технические решения не учитывают влияние динамических эффектов на качество отработки заданных траекторий.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности отработки планируемых траекторий на локальных участках внешней среды без увеличения числа ключевых элементов планирующей нейросети, а также расширение функциональных возможностей робота.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого технического решения, заключается в обеспечении эффективного управления мобильным роботом при обходе препятствий или их групп в процессе движения робота к цели при небольших размерностях планирующей нейросети.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство для управления движением адаптивного робота, содержащее блок сенсорных датчиков, выходы которого соединены со входами блока формирования модели внешней среды, выходы которого подключены к первым входам вычислительного блока, вторые входы которого связаны со вторыми выходами блока исполнительных устройств, а выходы подключены к входам m-стабильного триггера, введены схема сравнения, блок задания движения, блок задания констант, блок регулирования, блок определения координат робота, блок датчиков внутренней информации, причем первые входы блока задания движения подключены к выходам блока формирования модели внешней среды, а его выходы связаны с третьими входами блока регулирования, первые выходы которого подключены ко входам блока исполнительных устройств, выходы m-стабильного триггера подключены к первым входам схемы сравнения, вторые входы которой связаны со вторыми выходами блока регулирования и ко вторым входам блока задания движения, третьи входы которого связаны с выходами схемы сравнения, выходы блока определения координат робота подключены к четвертым входам блока задания движения и ко вторым входам блока регулирования, четвертые входы которого связаны с выходами блока задания констант, первые выходы блока исполнительных устройств связаны со входами блока датчиков внутренней информации, выходы которого связаны с первыми входами блока регулирования.

Доказательство наличия причинно-следственной связи между достигаемым техническим результатом и заявляемыми признаками заключается в следующем [Пшихопов В.Х., Чернухин Ю.В. "Контурный регулятор для нейросетевой системы управления адаптивного мобильного робота". В сб. Трудов международной научно-технической конференции "Интеллектуальные многопроцессорные системы", Таганрог, 1999, с. 210-217.].

Динамическая и кинематическая модель мобильного робота на базе транспортной тележки описывается следующими уравнениями: где z - n-вектор наблюдаемых и управляемых внутренних координат; F - n-вектор нелинейных элементов; В - невырожденная (nn)-матрица коэффициентов управления; U - n-вектор управлений; у - m-вектор-столбец наблюдаемых внешних координат (mn, m6); М - вектор-функция внешних скоростей; r - конструктивные параметры тележки робота; Т - символ транспортирования соответствующей матрицы.

Как правило, для указанного типа роботов n=2 (одно уравнение описывает динамику ведущих колес, другое - рулевых), m=3 (два уравнения, описывающих координаты центра тяжести робота по координатам y₁, у₂ и угол ориентации робота в системе внешних координат).

В случае решения задачи организации движения робота вдоль заданной траектории саму траекторию удобно описывать кривыми второго порядка: ₁ = y^*TN₁y^*+N₂y^*+N₃ = 0, (3) где N₁, N₂, N₃ - матрицы коэффициентов размерности 22, 12 и 11 соответственно; y*=(y₁, y₂)^T.

Требования к скорости движения робота вдоль траектории формируются в виде скоростного многообразия: где V_k - контурная скорость.

Тогда требование к движению робота в его фазовом пространстве может быть представлено в виде многообразия , являющегося линейной комбинацией скоростного _T и траекторного _C многообразий, представленных в виде векторов [Пшихопов В.Х., Чернухин Ю.В. "Контурный регулятор для нейросетевой системы управления адаптивного мобильного робота". В сб. Трудов международной научно-технической конференции "Интеллектуальные многопроцессорные системы", Таганрог, 1999, с. 210-217.]: V=(0₁-V_k ²)^T, где А - положительно определенная (nn)-матрица задаваемых постоянных коэффициентов; O₁ - (1n)-вектор нулевых элементов.

Для преобразования многообразий (4) в аттракторы необходимо задать динамику системы в виде дифференциального уравнения вида [А.А. Колесников, "Синергетическая теория управления". М. - Таганрог, 1994, 344 с.]: где С - положительно определенная (nn)-матрица задаваемых постоянных коэффициентов.

Тогда решение уравнения (5) имеет вид: где ₀- отклонение от многообразия (4) в начальный момент времени; t - время решения задачи, сформулированной в виде многообразия (4).

Для нахождения вектора управляющих воздействий U(z, y) нужно подставить (1), (2) и (4) в уравнение (5) и решить его относительно U.

В силу общности принципов нахождения управления U(z, y) имеется возможность решения и позиционной задачи, что расширяет функциональные возможности робота. При этом процесс получения U(z, у) аналогичен, только в этом случае в качестве аттракторов выступают требуемые точки позиционирования робота.

Как показано в [В.Х. Пшихопов. "Аналитический синтез синергетических регуляторов для позиционно-траекторных систем управления мобильными роботами". Материалы 11-ой научно-технической конференции "Экстремальная робототехника". Под научной редакцией проф. Е.И. Юревича, СПб, изд-во СПбГТУ, 2000] для более общего случая позиционно-траекторного управления алгоритм вычисления U(z, y) выглядит следующим образом: U(z, y)=-[k₁RB]^-1[k₁RF+(k₂+k₁L)М*+k₃], (7) k₃ = |_i|+AV, (10) где М*=(М₁, М₂ ... М_n)^Т; С, А - положительно определенные (nn)-матрицы задаваемых постоянных коэффициентов; D_i - вспомогательная матрица соответствующей размерности, D_i= 2у^ТN₁ ⁱ+N₂ ⁱ, i=1, 2,..., n; M_e - (nn)-матрица коэффициентов; O₁ - вектор нулевых элементов; V=(0₁-V_k ²)^T; V_k - заданная контурная скорость; j=1, 2,..., n-1.

Поскольку выражение (7) описывает наиболее общий алгоритм управления, то имеется возможность настройки регулятора на различные режимы работы.

Для решения задачи контурного управления N₁ ^j#0, N₂ ^j#0, N₃ ^j#0, N₁ ⁿ=0, N₂ ⁿ=0, N₃ ⁿ=0, M_e=E, V_k#0, (11) где E - единичная матрица соответствующей размерности.

При решении задачи позиционного управления N₁ ⁱ=0, N₂ ⁱ=Е, Nⁱ₃ = y^*_fi, M_e=0, V_k=0, (12) где y^*_fi- вектор координат точки позиционирования.

Алгоритм (7) в силу решения (6) гарантирует в зависимости от режима работы либо выход робота на заданную фазовую траекторию, либо выход в заданную точку фазового пространства.

Учет динамических эффектов, возникающих при движении робота, позволяет повысить точность отработки планируемых фазовых траекторий, а возможность организации перемещения из точки в точку вдоль заданной траектории без предъявления дополнительных требований к траекторной скорости, вдоль заданной траектории с заданной скоростью, из точки в точку без предъявления требований к траекторной скорости позволяют расширить функциональные возможности робота [С. Ф. Бурдаков, А.А. Первозванский, Б.А. Смольников и др. "Проблемы создания мобильных роботов с элементами искусственного интеллекта". В сб. трудов 8-ой научно-технической конференции "Экстремальная робототехника". Под научной редакцией проф. Е.И. Юревича, СПб, изд-во СПбГТУ, 1997, стр. 5-14].

Принцип взаимодействия нейросети и регулятора состоит в следующем. Пусть регулятор работает в режиме контурного управления (7), (11). На выходах подсистемы формирования модели внешней среды появляется план проходимости среды. Он поступает в нейросеть, которая вырабатывает единичный вектор направления перемещения робота, соответствующий кратчайшей траектории движения к цели, и фиксирует его в m-стабильном триггере. Вместе с этим на вход регулятора поступает та часть плана, которая содержит информацию о состоянии внешней среды непосредственно по курсу движения робота, и эта часть плана проверяется на наличие препятствий. Если их нет, то робот под управлением регулятора движется по прямой, направление которой определяет выход m-стабильного триггера нейросети. Иными словами, траекторией движения робота в этом случае служит частный случай кривой второго порядка (3), а именно прямая.

Если препятствия есть, то формируется аппроксимирующая их контур кривая второго порядка (3) и регулятор начинает выработку управляющих воздействий (7) для движения по рассчитанному контуру. В процессе движения по контуру обхода препятствия нейросеть продолжает вырабатывать направление движения к цели. Данное направление постоянно сравнивается с текущим направлением, выработанным регулятором, и при обнаружении факта совпадения осуществляется переключение на описанный выше режим прямолинейной траектории.

Таким образом, в известном устройстве (прототипе) планируемый нейросетью единичный вектор перемещения является дискретным, причем набор его значений определяется числом ключевых элементов в одном ряду вычислительного блока. При этом он непосредственно поступает на исполнительные устройства робота, в том время как в заявляемом устройстве он используется для определения направления прямолинейной траектории и определения момента переключения с криволинейной на прямолинейную траекторию. Криволинейная траектория формируется непосредственно на основе информации от подсистемы формирования модели внешней среды и практически не зависит от дискретности плана проходимости среды. Прямолинейная траектория, хотя и формируется на основе этого вектора перемещения, но в отличие от известного устройства (прототипа) переход от прямолинейной траектории с одним значением этого вектора к траектории с другим выполняется регулятором плавно. То есть при сохранении степени дискретности плана и следовательно, размерности нейросети увеличивается точность отработки траекторий на локальных участках среды.

В случае решения позиционной задачи нейросеть отключается и роботом управляет только регулятор, осуществляя выработку управляющих воздействий для достижения заданной точки. Этот режим может быть включен, например, в случае отсутствия препятствий во всей области восприятия робота. При этом точкой позиционирования может служить целевой элемент плана среды.

Анализ на предмет наличия препятствий и формирование траекторий движения происходит следующим образом.

План проходимости среды, получаемый от подсистемы формирования модели внешней среды, является бинарным, то есть представляет собой двумерный массив S, где каждый элемент принимает два возможных состояния: "1", если он отображает участок среды, непроходимый для робота (препятствие), и "0", если он отображает свободный для движения участок.

Алгоритм анализа на наличие препятствий заключается в последовательном переборе элементов массива и проверке каждого элемента на равенство "1". В случае наличия хотя бы одной "1" в массиве выполняется процедура описания внешнего контура препятствий. Ее результатом являются дискретные массивы p1_i, р2_i точек, сформированные во внешней системе координат и описывающие контур (i=1, 2,... l, где l - количество точек, образующих контур; p1_i, p2_i - соответственно абсцисса и ордината i-ой точки). В этой процедуре могут быть использованы алгоритмы, описанные, например, в [П.В. Китчин, А. Пью. Обработка бинарных изображений. В книге "Техническое зрение роботов". Под редакцией А. Пью, М., Машиностроение, 1987, 320 с., с.30-47], [Козлов Ю.М. Адаптация и обучение в робототехнике. М., Наука, 1990, 248 с., с. 112-226]. Однако, учитывая бинарный характер плана среды, формирование признака наличия препятствия и указанного массива координат предлагается осуществлять посредством упрощенного алгоритма, блок-схема которого представлена на фиг. 3.

Суть его заключается в том, что для каждого элемента массива препятствий, установленного в "1", вычисляются внешние координаты соответствующего участка среды. Например, при использовании радиальной конфигурации модели внешней среды [Чернухин Ю.В. Нейропроцессорные сети. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1999, 439 с., с. 352] они рассчитываются по формулам: p1_i = Rkcos((p-m/2))+y₁, (13) p2_i = Rpsin((p-m/2))+y₂, где k, р - индексы элемента в массиве препятствий, k=0,1...n-1, р=0,1... m-1; R - шаг разбиения по дальности воспринимаемой блоком сенсорных датчиков области среды; - шаг разбиения области восприятия по углу; y₁, y₂ - координаты робота во внешней системе координат; n - число строк в массиве препятствий; m - число столбцов в массиве препятствий.

При наличии хотя бы одного единичного элемента в массиве устанавливается признак Е наличия препятствия.

Рассчитанные по формулам (13) для каждого единичного элемента координаты образуют массивы p1_i, p2_i описания препятствия, которые содержат координаты не только внешнего контура препятствия, но и его внутренних частей. Следует заметить, что анализ на наличие препятствий может производиться как во всем массиве, так и в некоторой локальной области массива, элементы которой связаны с ближайшими к роботу участками внешней среды.

В качестве кривой (3), аппроксимирующей контур препятствия, используется эллипс. При этом порядок расчета коэффициентов квадратичной формы будет следующим [Пшихопов В. Х. , Чернухин Ю. В. , Писаренко С.Н., Трубачев О.Е. "Программная среда для моделирования поведения адаптивных мобильных роботов с двухуровневой системой управления". Мехатроника, 2000, 6, с. 26-30]: 1. Находятся координаты центра тяжести с1, с2 всех точек массива p1_i, p2_i как среднее арифметическое: где l - количество точек в массиве; p1_i - координата i-й точки по оси абсцисс Р1; где p2_i - координата i-й точки по оси ординат Р2.

Полагаем, что центр эллипса совпадает с центром тяжести массива точек.

2. Определяется наиболее удаленная от центра тяжести точка и считается, что большая полуось эллипса проходит из центра в эту точку. Вычисляется длина большой полуоси а как: Угол наклона большой полуоси эллипса по отношению к оси абсцисс Р1 вычисляется как: где p1_max, p2_max - координаты наиболее удаленной от центра эллипса точки, лежащей на большой полуоси эллипса.

Эта точка исключается из дальнейшего рассмотрения.

3. Для всех остальных точек с координатами р1_i, р2_i находится малая полуось эллипса b_i, исходя из того, что данная точка лежит на эллипсе, при этом попадание остальных точек в эллипс не проверяется. Для этого используется следующая формула: 4. Из полученных для каждой точки значений длины малой полуоси b_i выбирается наибольшее значение длины малой полуоси b. Таким образом, можно гарантировать, что все точки массива будут находиться внутри эллипса.

5. Эллипс расширяется путем увеличения длин его полуосей на величину, равную половине максимального геометрического размера робота.

6. Вычисляются коэффициенты N₁, N₂, N₃ квадратичной формы. Аналитическая запись этих коэффициентов имеет следующий вид: где a1 = b²cos²()+a²sin²(); a2 = 2(b²-a²)cos()sin(); a3 = a²cos²()+b²sin²(). N₂=[а4 а5], (20) где N₃=[а6], (21) где При организации движения робота вдоль прямой линии коэффициенты N₁, N₂, N₃ квадратичной формы рассчитываются по следующим формулам [Пшихопов В.Х., Чернухин Ю. В. "Контурный регулятор для нейросетевой системы управления адаптивного мобильного робота". В сб. Трудов международной научно-технической конференции "Интеллектуальные многопроцессорные системы", Таганрог, 1999, с. 210-217]: где - угол, зависящий от направления элементарного перемещения, выработанного нейросетью и зафиксированного в m-стабильном триггере; - ориентация продольной оси робота в системе внешних координат.

Для радиальной модели среды вычисляется по формуле: = r-q/2, (24) где r - индекс выхода m-стабильного триггера, на котором присутствует единичный сигнал; q - число разрядов в m-стабильном триггере.

N₃=[-y₂+tg()*y₁], (25) где y₁, y₂ - текущие координаты робота в системе внешних координат.

С целью учета динамики препятствий и цели расчет коэффициентов и передача их регулятору происходит постоянно с частотой, рассчитываемой с учетом энергетических возможностей привода робота и скоростей перемещения препятствий и цели.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема устройства управления адаптивным мобильным роботом, на фиг.2 - блок-схема алгоритма функционирования устройства, на фиг.3 - блок-схема алгоритма формирования признака наличия препятствия и массива его описания, на фиг.4 - функциональная схема блока задания движения 6, на фиг.5 - блок-схема алгоритма функционирования блока задания движения 6.

Устройство управления адаптивным мобильным роботом (см. фиг.1) содержит блок сенсорных датчиков (БСД) 1, выходы которого подключены ко входам блока формирования модели внешней среды (БФМВС) 2, выходы которого подключены к первым входам вычислительного блока (ВБ) 3 и к первым входам блока задания движения (БЗД) 6. Выходы вычислительного блока 3 связаны со входами m-стабильного триггера (ТР) 4, выходы которого подключены ко вторым входам блока задания движения 6 и к первым входам схемы сравнения (СС) 5, выходы которой подключены к третьим входам блока задания движения 6, выходы которого связаны с третьими входами блока регулирования (БР) 10, первые выходы которого подключены ко входам блока исполнительных устройств (БИУ) 11, первые выходы которого связаны со вторыми входами вычислительного блока 2. Выходы блока задания констант (БЗК) 7 подключены к четвертым входам блока регулирования 10. Выходы блока определения координат (БОКР) 8 подключены к четвертым входам блока задания движения 6 и ко вторым входам блока 10 регулирования. Вторые выходы блока исполнительных устройств 11 подключены ко входам блока датчиков внутренней информации (ДВИ) 9, выходы которого подключены к первым входам блока регулирования 10, вторые выходы которого подключены ко вторым входам схемы сравнения 5.

Блок 6 задания движения реализован в виде проблемно-ориентированного вычислителя, реализующего следующие действия: формирование контура препятствий или группы препятствий и вычисление коэффициентов квадратичной формы (3), выбор траектории (11, 12). Функциональная схема блока представлена на фиг. 4.

Первые входы рассматриваемого блока соединены со входам элемента ИЛИ 12 и с первыми входами мультиплексора 13, являющимися информационными входами D. Выход мультиплексора 13 подключен ко второму входу элемента И 14, выход которого подключен к являющемуся входом инкремента первому входу n+m разрядного счетчика адреса 15, выходы которого подключены к первым входам двухпортового ОЗУ 16, являющимся входами адреса АА. Выход мультиплексора 13 подключен к первому входу элемента И 17, выход которого подключен ко второму входу двухпортового ОЗУ 16, являющемуся входом разрешения записи WE.

Выходы m-разрядного счетчика столбцов массива препятствий 18 подключены ко входам ПЗУ 19 и ко входами элемента И 20, выход которого подключен к являющемуся входом инкремента первому входу n-разрядного счетчика строк массива препятствий 21, первые выходы которого подключены ко входам ПЗУ 19, выходы которого подключены к первым входам сумматоров 22 и 23, выходы которых подключены к третьим входам двухпортового ОЗУ 16, являющимся входами данных DA. Вторые входы сумматоров 22, 23 подключены к четвертым входам блока задания движения 6. Выходы m-разрядного счетчика столбцов массива препятствий 18 и первые выходы n-разрядного счетчика строк массива препятствий 21 подклю