Устройство для управления движением адаптивного робота

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11 716807(22)Заявлено 21.04.77 (21) 2478949/18-24с присоединением заявки РЙ(51)М. Кл.В 25,3 9/00 Веударствеииый комитет СССР пп делам изабретеиий и атирытий(72) Авторы изобретения А. В. Каляев, Ю. В, Чернухин и В. П. Носков Таганрогский радиотехнический институт им, В. Д. Калмыкова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ АДАПТИВНОГО РОБОТАИзобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании робототехнических систем различного назначения, в частности, подвижных промышленных роботов, обладающих свойствами искусствен. ного интеллекта.Известны устройства для управления движением адаптивного робота. Устройство 111, со- держащее блок сенсорных датчиков, электронно.вычислительную машину и блок исполни. тельных устройств, является сложным и произ 1 О водит обработку информации последовательно во времени, что не позволяет реализовать процесс управления движением адаптивного роботав реальном масштабе времени.15 Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные блок сенсорных датчиков, блок формирования моде 20 ли внешней среды и вычислительный блок и блок исполнительных устройств, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного блока 21 Недостатком этого устройства является то, что оно может быть использовано только в тех роботах, которые предназначены для перемещения в стационарной среде, в том числе естественной среде, например, паркового типа. В условиях динамичной среды, например, в условиях производственного цеха, где препятствия могут все время менять свое местоположение, использование такой системы управления затруднительно, так как приводит к необхо. димости постоянной коррекции топографической карты местности, Кроме того, в случае встречи робота с незапланированной ситуацией или выхода из строя одного из узлов логичес. кой сети вычислительного блока, работа этого устройства нарушается.Целью изобретения является повышение надежности и расширения функциональных возможностей устройства.Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит с -стабильный триггер, входы которого соединены с соответствующими выходами вычислительного блока, а вы. ходы с соответствлощими входами блока ис.политс 1 ьцьх уст 1 оиств 3 такжсГом, То вычислительный блок сосржц МГрцг 1:.к: клочевых элементов, гричсм первый и второй входы каждого ключевоо эпсмсцта 1- Ячейки соединены с соогветствуошцми входам вычислительного блока, третий вход - с соответствующим выходом (1, - 1) ключевогоэлемента, четвертьш входс соогветств юцм входом вычислительного блока, шестой эход - с соответствующим выходом Г,1+1) ключевого О элемента, седьмой вход - с соответствуоцтим Выходом ( - 1, 1) клОчсвоО элсмегт : Вь.ход - с соответствуОщцми входами - 1, кл:очевого элемента, входа-;1 и1, - 1) 11,1+.), ( - 1, Щ + 1 1) кпкчевых эСмецтов, и какдый клочевой элсмецт вычислительного бискасодержит последовательцо соедицешыс элементИ.Г 1 И и элемент И второй вход которого под.кл 10 чсн ко ВтОрому входу ячейки, трети 11,Вход - к пятому входу ячсйкц, а выход -к выходу клОчевого элемента, первый, второй,третий, четвертый и пятый входы элементаИЛИ сосдшгены с третьим. седьмым, чствсрты 1шестым и первым входами ключевого элемсцта соответственно.Иа чертеже представлена функциональнаясистема устройсВа для управления движениемадаптивного робота,Устройство содержит; 1 - блок сенсор:.хдатчиков, 2 - блок формирования моделивнешней среды, 3 - вычислительный блок.4 -логические элементы вычислительного блока:5 - элементы ИЛИ; 6 - эгСмецты И, 7 - Р -стабиьцый триггер; 8 - блок исполнительныхустройств,Работает устройство управления следуашимобразом. Перед началом выполнения каждогоэлементарного акта данкения робота ца выходеэффекторной системы 8 появляется эапрс цая 1 щий сигнал, который поступает на тре.ьц вХоды элементов И 6 и блокирует их. При этомна всех выходах всех ячеек 4 ВыНслтель:огоблока 3 появляются нулевые сигналы и трцг.гср 7 переходит в такое состояние, при кстором на его выходах сигналы отсутствуют, тоесть робот движется по инерции, 3 это кевремя ца выходах блока чувствительных сенсорных датчиков 1 присутствуют сигналы, характеризующие внешнюю по отношению к ро.боту среду, например, сведения о рельефе тойместности, на которой оц находится, Поступаяца входы системы 2 формирования модсл.внешней среды, эти сигналы преобразуотсгв сигналы двух типов О или 1. Причем блоксенсорных датчиков 1 и блок 2 формированиямодели внешней среды построены так, что кажлому участку поверхности той местности. вкоторой перемещается робот соответствует только одна пара выходов блока 2 и следователь; Один к;ночевой эпсмст 4. 1:с Участокговсрхоси, соогветствуСшийключевомуэлсмсту сети., цс представляет собой препят.ствия для робота, то ца первом выходецарь ВьХодов ООка 2, сосцсцноы с первамвходомкгночсвого элемента 4 появляется О,а ца втором вьходе, сосдиСцом со вторым входом. появляется сцга 1. Если рассматри. вгсмый участок поверхности содержит препятстшс дчя робота, то на Обоих выкодахпарыоявляется О. Если же в рассматриваемом СТКС НЗХОДИТСЯ ЦСПЬ. ВЧПРСВЛСНИИ КОТО оои робот лод;.сн псСмс аться, то на обоих эыходдах ) нары появл 1 ется 1. ХпцМи словами, у"асткам среды, содсожащим препятствия соответствуют блокированные, спроводящие ключсвыс элементы 4, участк: без препятствий соовстствуют проводящие ккгчевые элементы 4, а участкам содеркащим цель соответствучот цроводяццс ключевьц элементы 4, гецерирукнцпс сдиццчпыс сигналыкоторые проходят через проводящие косвьс элементы 4 и це ггрохолят через заблокирсвацыс, цепроводяцие кЛеченые элсмс 1 ы 4. Такиь образом, ьа ключевых элементах 4 адекватно отооражпотея эа;птыс и свободцьс для движсшш участки всгней среды. Иа этой жс ссти отображается 1; ццдс . Сцсратора импульсов и тот участок, вакрленин коорого нужно перемещаться. 1 ослс окошьэНгя залса 1, цсго сигнала, формируемого блоком исполитсльых устроцств 8 Го сеть 1 сшочсвье этС 1 с 1 ь, которые соотВетствуют участку среды, содержащему цель, на. чицают генерировать импульсы, распространяющиеся во все сто;Оцы через проводящие ключевые элементы 4. обходя ключевые элементы 4 цепровопящиа Распространяясь во все стоэоны едГцич.ые СИГалы пояаляОтся на выходах проводящих клю евых элементов 4 с ряа вьс 11 тсльпсго блока э, Очевидно, что1 ЕГВЫЬВЫХОДЕ ОСО И (ШОЧСВЫХ ЗЛЕ .тЕОВ 41: ряда ПОЯВИГСЯ Тоз СИГцал КОТОРЫИ прошел по крагчайшему пути от генерирующего ключевого элемента 4 до данного ключево. го элемента 4 к ряда. Если теперь учесть тот актчто положение робота в среде моделирус:ся входами 1."-ст;:бильоО триггера 7 фикСиСЮШЕГО ЭТОТ ПЕОВЬЙ СИГЦЗЛ ТО МОЖЕОутверждать:то путь гсрвсго сигнала является воспроизводимой ца поггч;ской сети вычисли. тельного блока 3 моделью кратчайшего пути от робота к цель. Фиссац 1 Я первого сигнала сэотвсстзует акту принят:я решения, заклю. чаюцегося в выборе того аправлеция в котором нужно совершить перемещение, с тем, чтобы миндия сушестауюшис в даццый момент препятствия, по кратчайшему пути достичь цель, пествителыопервай сцгал приходит с тои стороны вычислительного блока, в которой716807 5расположены проводяшие ячейки 4, что соответствует той стороне реальной среды, котораяне содержит препятствий для робота. Этотсигнал переводит Р.стабильный триггер 7 втакое состояние, при котором на его выходе,соответствующем входу первого сигнала, появляется единица, а на остальных выходах появляются нули. Следующие сигналы, поступающиена Я.стабильный триггер 7 не изменяют егосостояние, Состояние триггера 7 сохраняетсядо тех пор, пока эффекторная система 8 неотработает элементарный шаг движения. Послеокончания элементарного шага движения, навыходе блока исполнительных устройств формируется запрещающий сигнал, поступающий 1на пятый вход всех ячеек 4 и тем самым блокирующий вычислительный блок. При этом-стабильный триггер 7 приходит в исходноесостояние и все описанные операции повторяются до тех пор, пока робот не достигнет цель, 20В момент достижения цели робот останавливается. Останавливается он и тогда, когда передним возникают непроходимые препятствия.Применение изобретения позволит сохранятьработоспособность робота в условиях изменяющейся окружаюшей среды и повысить надежность его работы,Формула изобретения 30 6жит с .стабильный триггер, входы которого соединены с соответствующими выходами вы. числительного блока, а выходы - с соответствую- шими входами блока исполнительных устройств,2.Устройствопоп.1, отличающ е е с я тем, что вычислительный блок содержит матрицу ключевых элементов, причем первый н второй входы каждого ц ключевого элемента соединены с соответствующими входами вычислительного блока, третий вход - с соответствующим выходом (1,- 1) ключевого элемента четвертый вход - с соответству. ющим выходом (Н 1, 1) ключевого элемента, пятый вход - с соответствующим входом вычислительного блока, шестой вход - с соответствующим выходом (з,1+1) ключевого элемента, седьмой вход - с соответствующим выходом ( - 1,.1) ключевого элемента, а выход - с соответствующими входами (1, 1 - 1), (ц+1) (1 - 1,1) и (+1,1) ключевых элементов,3. Устройство поп,2, отл ичаю щ ее с я тем, что ключевой элемент вычислитель. ного 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 псовым входами ключевого элемента соот 1. Устройство для управления движением адаптивного робота, содержащее последователь.l но соединенные блок сенсорных датчиков, блок формирования модели внешней среды и вьгчис- зл лительный блок и блок исполнительных устройств, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функцио нальных возможностей устройства, оно содерветственно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Интегральные рсбоы" под, ред, Г.ЕЛоздняка, М., "Мир", 197 Х, с. 21 - 40.2. "Труды 1 У Международной конференции по искусственному интеллекту" том 9, М.1975,статья Н. М. Амосова н др. "Транспор . ный робот с сетевой системой управления" (прототип);716807 Составитель Е. Политов Техред Э.Чужих Корректор Е. Папп едактор Э. Губнинк аказ 9720( илнав ППП "Патен г", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 1033 БНИИПИ Государственного ком го делам изобретений и огк 1 13035, Москва, Е 35, Рэувская