Устройство для управления адаптивным роботом

Устройство для управления адаптивным роботом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик п1 683899 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.08.74 (21) 2056396/25-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l ) М. Кл.

В 25 J 13(00

Государственный квинтет

СССР но делам нзобретвннй н вткрытнй (53) УДК 62-50 (088.8) Опубликовано 05.09.79. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 15.09.79 (72) Авторы изобретения О. Ф. Меньших, С. M. Лунев, Д. А. Борисов и С. С. Кравченко (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

АДАПТИВНЫМ РОБОТОМ

Изобретение относится к области роботехники и может быть использовано при создании промышленных роботов, способных определять форму и местоположение объектов манипулирования.

Известно устройство для управления адаптивным роботом, содержащее телевизионные камеры, процессоры, электронно-вычислительную машину и исполнительные приводы робота (!). Оно является сложным, дорогостоящим и служит для распознавания только детерминованных объектов.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство, содержащее излучатели, фотоприемники, соединенные с блоками считывания, и последовательно соединенные блок памяти, электронно-вычислительную машину и приводы исполнительного органа робота (2).

Данное устройство не позволяет всегда точно определять форму и ориентацию отдельно стоящих объектов и определять количество и взаимную ориентацию относительно друг друга группы объектов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит привод и датчик вращения рабочего стола, привод и датчик вертикального перемещения рабочего стола, преобразователи угол — код, вычислители координат и последовательно соединенные диссектор, формирователь строб-импульсов и логический блок, каждый выход которого через последовательно соединенные преобразователь угол-код и вычислитель о координат подключен к входу блока памяти, соответствующий вход которого соединен с выходом датчика вертикального перемещения рабочего стола, связанного с приводом вертикального перемещения рабочего стола, вход которого подключен к первому выходу электронно-вычислительной машины, второй выход которой соединен со входом привода вращения рабочего стола, связанного с датчиком вращения рабочего стола выход которого подключен к соответствующим входам вычислителей координат.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для управления адаптивным роботом.

683899

Устройство содержит излучатель 1; рабочий стол 2; объекты 3, 4, 5 манипулирования; приемный объектив 6; диссектор 7; формирователь 8 строб импульсов; логический блок 9; преобразователи О, 11. 12 угол-код вычислители 13, 14 5 координат; датчик 16 вращения рабочего стола; привод 17 вращения рабочего стола; элект ронно-вычислительная машина 18; блок 19 памяти; датчик 20 вертикального перемещения рабочего стола; привод 2! вертикального перемещения рабочего стола; приводы 22 исполнительного органа робота.

Устройство работает следующим образом.

При расположении об ьектов 3- — 5 на рабочем столе 2 изображение излучателя

1 на фотокатоде диссектора 7, сформирован ное с помощью приемного объектива 6, представляет собой прерывистую светлую линию, считывание которой диссектором 7 приводит к возникновению на его выходе периодических (с частотой сканирования диссектором) широтно-импульсных сигналов.

Информация об углах визирования начальной и конечной границ объектов 3 — 5, затеняющих собой соответствующие части излучателя 1 из точки наб,людения, связанной с приемной апертурой объектива 6, сосредоточена во временном положении фронтов и спадов импульсов для указанной широтно-импульсной периодической последовательности, причем временное положение фронтов и спадов чередуется, что позволяет формировать временные стробы в формирователе 8 строб-импульсов, соответствующие последовательностям фронтов и спадов раздельно в пределах каждого из периодов сканирования диссектором, а также производить группировку этих строб-импульсов в логическом блоке 9 по принадлежности их к визуализации того или иного объекта 3 — 5 при последовательном сканировании рабочей зоны малым мгновенным углом зрения, формируемым при работе диссектора 7.

Для упрощения рассуждений будем полагать сначала, что на столе установлен только один объект. При этом с первого выхода логического блока 9 на вход преобразователя 10 угол-код будут приходить строб-импульсы раздельно от фронтов широтно-импульсной последовательности (в одном ее периоде при этом будет содержаться только один прямоугольный импульс) и от спадов с частотой следования, равной частотс развертки, подаваемой на диссектор 7. Временные положения этих стробов однозначно соответствуют азимутам начальной границы данного объекта (начальной границы затенения линейного осветителя по ходу сканирования диссектором) — для строб-импульсов фронтов широтно-импульсной последовательности, а также азимутам конечнои границы этого объекта — для строб-импульсов спадов широтно-импульсной последовательности. Азимуты отсчитываются от исходного положения визирования рабочего поля диссектором 7, например слева от центра стола, то есть отсчет времени происходит от момента начала развертки по каждой строке в диссекторе 7. Временные интервалы в преобразователе 10 угол-код представляются двоичным кодом, отвечающим данному азимуту визирования той или иной границы объекта, наблюдаемой входным зрачком приемного объектива 6 при данном угловом положении рабочего стола 2. При повороте рабочего стола 2 на некоторый дискретный угловой интервал (например на 1,!64 от полного оборота, т. е. на 5,625") тот же объект наблюдается фактически уже с другого ракурса, поэтому значения азимутов его начальной и конечной границ, вообще говоря, изменяются, то есть изменяется код на выхсде преобразователя 10 угол-код для соответствующих текущих (дискретных) зна чений азимутов. При этом в вычислителе 13 координат, связанном с выходом преобразователя 10 угол-код и с выходом датчика

16 вращения, определяются координаты точек пересечения двух групп азимутов: азимутов начальных границ объекта для смежных дискретных положения рабочего стола 2 по углу его поворота приводом 17 вращения рабочего стола и азимутов конечных границ этого объекта для тех же смежных дискретных угловых положений рабочего стола 2.

»p ..;-м точки пересечения вычисляемые в вычислителе 13 координат аналитическим путем, являются вершинами многоугольника, описанного вокруг данного объекта на высоте его сечения линиями визирования в сканирующем режиме. Таким образом, для двух смежных дискретных угловых положений стола вычислитель 13 координат определяет в цифровом коде координаты двух вершин такого многоугольника (эти вершины существенно разделены между собой в плоскости многоугольника, но не обязательно являются его оппозитными вершинами) .

Для следу ощего дискретного поворота рабочего стола 2 вычислитель 13 координат определит коды двух других вершин многоугольника, каждая из которых достаточно близко расположена к предыдущим вершинам, поскольку для построения этих новых двух вершин используется пара азимутальных направлений из предыдущего вычисления вершин, и т. д. Приблизительно на пол-оборота рабочего стола 2 вычи лителя 13 координат построим все вершины (для данного примера их будет 64.2 = 128 вершин) описанного многоугольника, контур которого с большой степенью точности будет характеризовать выпукло-преобразованный контур данного объекта в данном сечении его линиями сканирования (на данной высоте от плоскости стола). Эта инфор683899 мация о контуре данного объекта, задаваемом вершинами описанного многоугольника, накапливается в блоке 19 памяти раздельно для каждого из дискретных вертикальных перемещений рабочего стола 2 приводом 21 вертикального перемещения, для чего высота положения стола контролируется датчиком 20 вертикального перемещения и соответствующие дискретные сигналы передаются на общий для всех каналов вход блока 19 памяти. По мере поворота рабочего стола 2 на угол, несколько больший !

80 (отвечающий полному построению описанного многоугольника на соответствующих его вершинах для данного сечения сканирования), плоскость рабочего стола 2 дискретно изменяет свою высоту относительно горизонтальной плоскости, в которой лежат излучатель 1 и входной зрачок приемного объектива 6, благодаря действию привода вертикального перемещения. После этого цикл вычисления вершин нового описанного многоу ольника повторяется, описывая с большой точностью новый выпукло-преобразованный контур объекта в его новом сечении, параллельном прежнему сечению. В результате таких последовательных вертикальных перемещений плоскости рабочего стола

2 в блоке 19 памятv. накапливается полная информация о координатах объемного выпукло-преобразованного контура данного объекта. Точность описания координат выпукло-преобразованной поверхности объекта (то есть поверхности, не содержащей впадин) определяется дискретами поворота стола приводом 17 врашателя и приводом 21 вертикального перемещения стола, причем приводы 17 и 21 управляются по программе задаваемой управляющей электронно-вычислительной машиной 18, в которую поступают сведения об объемной форме и местоположении группы объектов с выходов блока 19 памяти и в которой принимаются решения: об идентификации выявленных форм объектов с некоторыми эталонами, заложенными . в память электронно-вычислительной машины 18, об алгоритме дополнительного выявления формы тех объектов, которые не удалось выявить с необходимой полнотой вследствие затенения этих объектов другими объектами при визуализации группы объектов, одновременно расположенных на столе, о выработке тактики моторного поведения исполнительного органа робота по правильному захвату объектов в нужной по программе поставленной технологической задачи последовательности, а также о распределении управляющих воздействий и о самих величинах, таких воздействий, поступающих к приводам 2 исполнительного ор га í à ро6 от а 22.

Применение изобретения позволит выявить форму и местоположение как отдельно стоящих, так и группы объектов манипулирования, что позволит осуществлять их качественный захват.

4О

Формула изобретениия

Устройство для управления адаптивным роботом, содержащее излучатель и последовательно соединенные блок памяти, электронно-вычислительную машину и приводы исполнительного органа робота, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, OHQ содержит привод и датчик вращения рабочего стола, привод и датчик вертикального перемещения рабочего стола, преобразователь угол-код, вычислители координат и последовательно соединенные диссектор, формирователь строб-импульсов и логический блок каждый выход которого через последовательно соединенные преобразователь уголкод и вычислитель координат подключен к зо входу блока памяти, соответствующий вход которого соединен с выходом датчика вертикального перемещения рабочего стола, связанного с приводом вертикального перемещения рабочего стола, вход которого подлючен к первому выходу электронно-вычислительной машины, второй выход которой соединен со входом привода вращения рабочего стола, связанного с датчиком вращения рабочего стола, выход которого подключен к соответствующим входам вычислителей

40 о координат

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ! . Сборник. Дистанционно-управляемые роботы-манипуляторы. Под ред. E. П. Попова. М., Изд. «Мир», !976, с. 99 — 134.

4> 2. Сутро Л, Килмер У. Роботы становятся к сборочным линиям.— «Электроника», т. 46, № 15, 19.07.73, с. 38 — 39.

683899

Редактор Б. Герцен

Заказ 5194/9

Составитель Г. Нефедова

Техред О. Луговая Корректор Ю. Макаренко

Тираж 1051 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал П П П «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4