Устройство для управления адаптив-ным роботом-манипулятором

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву Р 716807 Сфез Сфаетсннх Сфцианистических Республик(22) Заявлено 12. 02,79 (23) 2724072/18-24 с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетВ 25 У 3/00 Государственный комитет ССС Р ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 17. 03. 81 А.В. Каляев, Ю.В. Чернухин и В.П; Носков . -:=е: "Я(54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АДАПТИВНЫМ РОБОТОМ-МАНИПУЛЯТОРОМИзобретение относится к робото-.технике и может быть использованопри создании робототехнических систем различного назначения, в частности и адаптивных .роботах-мамупуляторах,обладающих свойствами искусственного интеллекта.По основному авт. с. 1 е 71 б 807 . известно изобретение, содержащее следовательно соединенные блок сенсорных датчиков,. блок формирования модели внешней среды и вычислительный блок и блок исполнительных устройств, выход которого подключен к соответствующему входу вычисли тельного блока, В-стабильный триггерР входы которого соединены соответствующими выходами вычислительного блока а выходы - с соответствующими входами блока исполнительйых уст . ройств. Кроме того, вычислительный блок устройства содержит матрицу ключевых элементов, причем первый и второй входы каждого ключевого элемента соединены с соответствующими входами вычислительного блока, третий вход - со соответствующим выходом (11"1),ключевого элемента, четвертый вход - с соответствующим выходом (1+1,ключевого элемента, 30 пятый вход - с соответствующим вы-ходом (1+1,ключевого элемента,седьмой вход - с соответствующим выходом (1-1, 1) ключевого элемента,а выход - с соответствующими входами (1, 1-1( (, )+1) (1-1,и(1+1,ключевых элементов, а каждый ключевой элемент вычислительного блока содержит последовательносоединенные элемент ИЛИ и элементИ, второй вход которого подключенко второму входу ключевого элемента,третий вход - к пятому входу ключевого элемеита,а выход - к выходу ключевого элемента, первый, второй,третий, четвертый и пятый входыэлемента ИЛИ соединены с третьим,седьмым, четвертым, шестым и первымвходами ключевого элемента соответственнаСа,Данное устройство предназначено для управления транспортным средством, имеющим две степени свободы и функционирующим на плоскости и по этой причине не может быть непосредственно использовано для управления движением робота-манипулятора, который в общем случае имеет более двух степеней свободы.Цель йзобретения - расширениефункциональных воэможностей устройства,оПоставленная цель достигаетсятем, что устройство содержит распределитель и последовательно соединенный блок датчиков положенияи дешифратор, выходы которого подключены ко вторым входам вычислительного блока, выходы блока исполнительных устройств соединены совходами блока датчиков положения, авыходы вычислительного блока черезраспределитель подключены ко входам8-стабильного триггера.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит блок 1 сенсорных датчиков, блок 2 формирования модели внешней среды, вычислительный блок 3, распределитель 4,В-стабильный триггер 5, блок исполнительных устройств 6, блок датчиков положения 7, дешифратор 8, ключевые элементы 9, первые элементыИЛИ 10, первые элементы И 11,вторые элементы И 12, вторые элементыИЛИ 13,Устройство управления работаетследующим образом.Перед началом выполнения каждогоэлементарного акта движения на выходе дешифратора появляется кратковременный запрещающий сигнал, который.поступает на третьи входыпервых элементов И 11 всех ключевыхэлементов 9 и блокирует их. В тоже время на выходах блока 1 сенсор"ных датчиков присутствуют сигналы,характеризующие в каких участках рабочей зоны находятся препятствия.Блок 2 Формирования модели внешнейсреды ставит в соответствии каждомуучастку рабочей зоны подмножествоключевых элементов 9 вычислительного бло;а 3, каждый ключевой элемент9 которой соответствует некоторомуположению манипулятора. Конфигурация подмножества ключевых элементов9 блока 3, соответствующая некоторому участку рабочей зоны, зависит откоординатэтого участка, от кинематической схемы манипулятора и физических размеров движущейся части манипулятора, Таким образом блок 2Формирования модели внешней средывыделяет подмножество ключевых элементов 9 соответствующие положениямманипулятора, в которых он имеет общие точки с препятствиями, и формирует на информационных входах этихключевых элементов 9 нулевые сигналы,которые блокируют передачу логических,сигналов возбуждения через этиключевые элементы 9. Ключевые элементы 9, соответствующие конечнымцелевым положениям, выделяются блоком формирования модели внешнейсреды 2 в общем случае на основании,информациипоступаемой от блока 1сенсорных датчиков, и в частном случае могут выделяться на основанииинформации предварительно занесеннойв блок формирования модели внешнейсреды 2. При этом блок 2 формируетна информационном входе ключевогоэлемента 9, соответствующего конечному положению, единичный сигнал, врезультате чего данный ключевой элемент становится генератором сигналавозбуждения, который поступает налогические входысоседних ключевыхэлементов 9 после снятия общего запрещающего сигнала с выхода дешифратора 8, Дешифратор 8 формирует на ос новании информацииполученной от блока датчиков положейий 7, единичныйсигнал на информационном входе тогоключевого элемента 9, который соответствует текущему положению мани пулятора. При этом вторые элементыИ 12 данного ключевого элемента 9 .открываются и тем самым пропускаютединичные сигналы, поступающие налогические входы данного ключевогоэлемента 9, через соответствующиеэлементы ИЛИ 13 на входы 8-стабильного триггера 5. Таким образом,ключевые элементы 9 вычислительногоблока 3, соответствующие положениям,в которых манипулятор не имеет общих точек с препятствиями, способныпроводить логические сигналы возбуждения, ключевой элемент 9,соответствующий конечному положению, яв. ляется генератором сигнала возбуждения,. а логические входы ключевогоэлемента 9, соответствующего текущему положению, подключаются черезвторые элементы ИЛИ 13 ко входам.1-стабильного триггера 5. Такая ор ганизация вычислительного блока 3приводит к тому, что, после окончания общего запрещающего сигналаключевой элемент 9, соответствующийконечному положению манипулятора,передает сигнал возбуждения на логические входы соседних ключевых элементов, который распространяясь повсем незаблокированным ключевым элементам 9, обходя заблокированные,достигает логических входов ключевого элемента 9, соответствующеготекущему положению. Очевидно, чтопервым на одном из логических входов этого ключевого элемента 9.появится тот сигнал, который прошелпо кратчайшему пути от генерирующего ключевого элемента 9, Пройдячерез один из 6 элементов И 12 ключевого элемента 9, соответствующеготекущему положению манипулятора, и 60 соответствующий элемент ИЛИ 13,этотсигнал установит 6-стабильный триггер 5 в состояние, соответствующеенаправлению, со стороны которогопришел первый сигнал возбуждения.65 Последующие сигналы, приходящие надругие входы 3-стабильного тригге- .ра 5 не по кратчайшему пути, состояния триггера 5 не изменяют. Мож-.но утверждать, что путь первогосигнала является воспроизводимойна логической сети моделью кратчайшего пути от текущего положения манипулятора к конечному.Фиксация первого сигнала соответствует акту принятия решения, заключающегося в выборе того направленияв котором нужно совершить перемещение манипулятору, с тем, чтобы, минуясуществующие в данный момент препятствия, по кратчайшему пути достигнуть конечное целевое положение.Состояние -стабильного триггера 5 15сохраняется до тех пор, пока блокб исполнительных устройств не отработает элементарного шага движения.Окончание элементарного шага движения будет зафиксировано блоком 7 2 Одатчиков положения, и следовательнодешифратором 8, который выбирает следующий ключевой элемент 9, соответствующий новому текущему положениюманипулятора, и вырабатывает кратковременный запрещающий сигнал на своем выходе и тем самым заблокируетвычислительный блок 3. При этом8-стабильный триггер 5 вернется висходное состояние и все описанныеоперации будут повторяться до техпор пока манипулятор не достигнетконечного положения. В момент достижения конечного положения манипулятор останавливается. Останавливается он и тогда, когда в рабочейзоне возникают непроходимые препятствия и ожидает до тех пор, пока не появится какой-либо свободный путь,Применение изобретения существенно расширяет функциональные возможности устройства управления и обеспечивает возможность его применения для управления роботами-манипуляторами, работающими в сложных динамических условиях внешней среды с непредсказуемо перемещающямися препятствиями в рабочей зоне.Формула изобретенияУстройство для управления адаптивным роботом-манипулятором по авт.св9 71 б 807, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства, оно содержит распределитель и последовательно соединенные блок датчиков положения и де- . шифратор, выходы которого подклю.- чены ко вторым входам вычислительного блока, выходы блока исполнительных устройств соединены со входами блока датчиков положения, а выходы вычислительного. блока через распределитель подключены ко входам Ф-стабильного триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельства СССРпо заявке Р 2478949/18-24,кл. В 25 Х 3/00, 1977.812561 Составитель Е. НефедоваУе акто Н. Воловик Те Ъ.Савка Ко кто ПодписноеССР илиал ППП Патент , г. Уигород, ул. Проектная,Заказ 639/18 ВНИИПИ Гос по делам 113035 МоТираи 1090 рственного комитет обретений и открыт а ЖРа ая