Устройство для управления адаптивнымроботом

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз СоветскикСоцналнстических

Реснублнк

849142 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0406.79 (21) 2794972/18-24 (51)М. Кл.э

G 05 В 15/00

В 25 J 13/00 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 230781, Бюллетень Ио 27

Дата опубликования описания 2 30781 (53) УДК б2-50 (088.8) А.В. Каляев, В.П. Носков, Н.И. Фомичев и Ю.В. Чернухин (72) Авторы изобретения,,)

I (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИИ АДАПТИВНЫМ РОБОТОМ

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании адаптивных робототехнических систем, функционирующих в среде с органиченной видимостью.

Известно устройство для управления адаптивным роботом, содержащее блок сенсорных элементов, блок форглирования модели внешней среды, вычислительный блок, многостабильный триггер, приводы и датчики положения Г13 .

Однако такое устройство невозможно применять для работы в условиях ограниченной видимости. 15

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содергхащее последовательно соединенные тактыльный датчик, вычислительный блок, блок элементов 20

ИЛИ, глногостабильный триггер, приводы, датчики поло><ения и дешифратор положения, первые и второй выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам вычислитель-25 ного блока Г2 .

Однако известное устройство не обеспечивает управление многостепен-.. ным исполнительным органом робота в условиях ограниченной видимости. 30

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок задания цели и блок возврата в предыдущее IIQ ложение, первые входы которого соединены с выходами датчиков положения, второй вход — со вторым выходом дешифратора положений, третий вход — с выходом тактильного датчика, а выходы— со вторыми входами приводов, первые и второй выходы блока задания цели подключены соответственно к четвертым и пятому входам вычислительного блока.

При этом вычислительный блок содержит и ключей, первый, второй, тре- . тий, четвертый и пятый входы каждого из которых соединены с одноименными входами вычислительного блока, первый выход каждого ключа подключен к соответствующему шестому входу В соседних ключей, а вторые выходы — к выходам вычислительного блока, причем п>В.

Крогле того, каждый ключ содержит последовательно соединенные элемент

ИЛИ и первый элемент И, а также вторые элегленты И, триггер и третий элемент И, первый вход которого под849142 клвчен к первому входу ключа, второй вход — ко второму входу ключа и первым входам вторых элементов И, а выход — к первому входу триггера, соединенного вторым входом с пятым входом ключа, а выходом — со вторым входом первого элемента И, третий вход которого подключен к,третьему входу клвча, а выход — к первому выходу ключа, первый вход элемента ИЛИ соединен с четвертым входом ключа, а вторые входы — с шестыми входами ключа и.вторыми входами вторых элементов И, выходы которых подключены ко вторым выходам ключа.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 задания целей вычислительный блок 2, l блок 3 элементов ИЛИ, многостабильный триггер 4, приводы.5, датчики б положения, дешифратор 7 положений, блок 8 воэврата в предыдущее положение, тактильный датчик 9, ключи 10, элемент ИЛИ 11, первый элемент И 12, вторые элементы И 13, триггер 14, третий элемент И 15.

Устройство управления работает следувщим образом.

Перед началом работы всего устройства на втором выходе блока 1 задания целей появляется кратковременный сигнал, который поступает на пятые входы всех ключей 10 и устанавливает триггеры 14 этих ключей в единичное состояние. Перед выполнением каждого элементарного акта движения на втором выходе дешифратора 7 поло>кений появляется кратковременный запрещающий сигнал, который поступает на третьи входы первых элементов И

12 всех ключей и блокирует их.

Клвчи 10, соответствующие конечным целевым положениям, выделяются блоком 1 задания целей. При этом последний формирует на информационном четвертом входе ключа 10 единичный сигнал, в результате чего данный ключ 10 становится генератором сигнала возбуждения, который поступает на логические входы В соседних ключей

10 после снятия общего запрещающего сигнала с второго выхода дешифратора 7 положения.

Дешифратор 7 положений формирует на основании информации, поступаемой от датчиков б положений, единичный сигнал на втором входе того ключа 10, который соответствует текущему положению манипулятора. При этом вторые элементы И 13 данного ключа 10 открываются и тем самым пропускают сигналы, поступаюц1ие на шестые входы данного ключа 10 через соответствуюцие элементы ИЛИ блока 3 на входы многостабильного триггера 4, так же открывается при этом третий элемент

И 15 этого же ключа 10 и подготавливается для пропускания на нулевой вход триггера 14 единичного сигнала, который может прийти от тактильного датчика 9 в случае соприкосновения манипулятора с препятствием в рабочей зоне.

Такая организация вычислительного блока 2 приводит к тому, что после ! окончания общего запрещающего сигнала ключ 10, соответствующий конечному положению манипулятора, начинает

/ передавать сигнал возбуждения на ло- гические входы соседних ключей 10, который, распространяясь по ключам

10, достигает логические входы ключа

10, соответствующего текущему поло15 жению. Очевидно, что первым на одном из логических входов этого ключа 10 появляется тот сигнал, который прошел по кратчайшему пути от генерирувщего ключа 10. Пройдя через один

20 из вторых элементов И 13 ключа 10, соответствующего текущему положению. манипулятора, и соответствующий элемент ИЛИ блока 3, этот сигнал устанавливает моностабильный триггер 4 р в состояние, соответствующее направлению, со стороны которого прошел первый сигнал возбуждения. Последующие сигналы, приходящие на другие входы многостабильного триггера 4 не по кратчайшему пути, состояния многостабильного триггера 4 не изменяют.

Таким образом, путь первого сигнала является воспроизводимой в вычислительном блоке 2 моделью кратчайшего пути от текущего положения манипулятора к конечному. Фиксация первого сигнала соответствует акту принятия решения, заключающегося в выборе того направления, в котором

40 нужно совершать перемещение манипулятору, с тем, чтобы по кратчайшему пути достичь конечное целевое положение. Состояние многостабильного триггера 4 сохраняется до тех пор, 4 пока приводы 5 не отработают элементарного шага движения. Окончание элементарного шага движения фиксируется датчиками б положения, При этом информация об отработке элементарного шага движения от датчиков б положения запоминается в блоке 8 возврата в предыдущее положение, а дешифратор 7 положения выбирает следующий ключ 10, соответствующий новому текущему положению манипулято55 ра, и вырабатывает кратковременный запрещающий сигнал на своем втором выходе, тем самым блокируя всю сеть.

При этом многостабильный триггер 4 возвращается в исходное состояние, ) и все описанные операции повторяются до тех пор, пока манипулятор не достигнет конечного положения.

Если после перехода из предыдущего положения манипулятора в новое положение происходит соприкосновение

849142

35

40 с препятствием, то тактильный датчик

9 вырабатывает сигнал, который переводит триггер 14 ключа 10, соответствующего текущему положению, в нулевое состояние, в результате чего на единичном выходе триггера 14 появляется нулевой сигнал, который поступает на вход первого элемента И

12 и закрывает его, при этом данная ячейка переходит в заблокированное

\ состояние. При это>л также по сигналу от тактильного датчика 9 срабатывает . блок 8 возврата в предыдущее положение и вырабатывает на основании ранее запомненной информации о предыдущем шаге сигналы, которые, поступая на приводы 5,. возвращают манипулятор в предыдущее положение.

Окончание. отработки элементарного шага возврата также фиксируется датчиками б положения и, следовательно, дешифратором 7 положений, который вырабатывает запрещающий сигнал на своем втором выходе и тем самым прекращает работу блока возврата в предыдущее поло>кение.

После этого процедура моделирования кратчайшего пути, выделения первого шага и отработка его приводами

5 возобновляется, но уже при условии, что ключ 10, соответствующий положению манипулятора, в котором он имеет общие точки с препятствием, будет заблокирован. При этом моделируемые вычислительным блоком 2 пути уже не проходят через ключ 10, соответствующий запрещенному положению, и, следовательно, манипулятор не попадает в данное запрещенное положение.

После некоторого времени функционирования в результате соприкосновения манипулятора с препятствиями, блокируется множество ключевых элементов, соответствующих положениям

>ланипулятора, в которых он имеет общие точки с существующими в рабочей зоне манипулятора препятствиями. Пос- у5 ле этого. манипулятор функционирует в данной рабочей зоне, не соприкасаясь с препятствиями, т.е. устройство управления как бы адаптируется к данной ситуации в рабочей зоне манипулятора и после этой адаптации управляет манипулятором без соприкосновений с препятствиями.

При изменении ситуации в рабочей зоне (например, если манипулятор закреплен на транспортном средстве, которое переместилось в другой участок внешней среды) процесс адаптации происходит заново, так как препятствия в другом участке:внешней среды имеют другие размеры и другие координа- фЦ ты. Перед функционированием манипулятора в новой ситуации происходит установка всех кличей 10 вычислительного блока 2 в незаблокированное состояние путем подачи на единичные входы триггеров 14 всех ключей 10 кратковременного единичного сигнала от второго выхода блока 1 задания целей. Затем устройство функционирует так, как описано выше.

Применение предлагаемого устройства позволяет расширить его функциональные возможности за счет обеспечения управления многостепенным манипуляторо>л робота в среде с ограниченной видимостью.

Формула изобретения

1. Устройство для управления адаптивным роботом, содержащее последовательно соединенные тактильный датчик, вычислительный блок, блок элементов

ИЛИ, многостабильный триггер, приводы, датчики положения и дешифратор положений, первые и второй выходы которого подключены соответственно ко вторым и третьему входам вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства, оно содержит блок задания цели и блок возврата в предыдущее положение, первые входы которого соединены с выходами датчиков положения, второй вход— со вторым выходом дешифратора поло жения, третий вход — с выходом тактильного датчика, а выходы — со вторыми входами приводов, первые и второй выходы блока задания цели подключены соответственно к четвертым и пятому входам вычислительного бло- ка.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что вычислитель. ный блок содержит и. ключей, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы каждого из которых соединены с одноименными входами вычислительного блока, первый выход каждого ключа подключен к соответствующему шестому входу К соседних ключей, а вторые выходы — к выходам вычислительного блока, причем n)В.

З ° Устройство попп. 1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый ключ содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ и первый элемент И, а также вторые элемЕнты И, триггер и третий элемент И, первый вход которого подключен к первому входу ключа, второй входI ко второму входу ключа лл первым входам вторых элементов И, а выход — к первому входу триггера, соединенного вторым входом с пятым входом ключа, а выходом — со вторым входо>л первого элемента И, третий вход которого подключен к третьему входу ключа, а выход — к первому выходу ключа," первый вход элемента ИЛИ соединен с четвертым входом ключа, а вторые входы— с шестыми входами ключа и вторыми входами вторых элементов И, выходы

849142

Составитель Е. Политов

Редактор С. Родикова Техред Э.Чужик Корректор О. Билак

Заказ 6090/60 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела 4 изобретений и открытий

113035, Иосква, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 которых подключены ко вторым выходам ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 716807, кл. 8 05 В 15/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2724072/18-24, кл. G 05 В 15/00, 1979 (прототип).