Системы управления промышленных роботов. Вычислительные устройства робототехнических систем, страница 4

Изображение, получаемое с помощью датчиков СТ3, содержит большой объем информации, поэтому очень сложной задачей является анализ изображения, в результате которого необходимо выделить смысловое содержание, т. е. распознать, идентифицировать объект. При решении этой задачи обычно выделяют три уровня детализации изображения: точек, однородных областей и объектов сцены.

Однородные области — это связанные множества то­чек изображения, сходных по каким-либо признакам, на­пример одинаковых по яркости. На уровне одинаковых областей анализируются, например, контуры объектов сцены. Для выявления контуров объектов используются методы прослеживания контуров, основанные на вычис­лении производных различного порядка в окрестностях точек, принадлежащих контуру. Эти методы реализуют­ся алгоритмами последовательного анализа точек изоб­ражения, поэтому для обработки изображения требуется много времени. Развитие многопроцессорных вычисли­тельных систем с иерархической (многоуровневой) струк­турой позволило создать алгоритмы параллельной обработки изображений. Изображение делится на фраг­менты, каждый из которых анализируется своим микро­процессором и выявляет контуры, содержащиеся во фрагментах. Эти микропроцессоры составляют первый уровень иерархической многопроцессорной системы. Процессоры второго уровня объединяют контуры, полученные в сложных фрагментах, в контурное изображение сцены. Используя эту информацию, микропроцессор третьего уровня анализирует изображение на уровне объектов сцены.

Следует отметить, что существующие в настоящее время роботы, оснащенные СТЗ, не могут работать, если датчик СТЗ обнаружит «неизвестный» для робота объект, т. е. объект, информационная модель которого не хранится в памяти системы. Таким неизвестным для робота объектом может оказаться тот же объект, но расположенный в непривычном ракурсе.

Не меньшее значение имеют тактильные сенсорные системы роботов, воспроизводящие способности человека к осязанию. Рассмотрим их использование в роботах предназначенных для сборочных работ.

Чаще всего тактильные датчики представляют сложныe устройства, способные преобразовать физическое воздействие, в частности приложенные к ним силу или давление, в электрические сигналы. Эти свойства тактильных датчиков позволяют решать с их помощью ряд задач восприятия информации, например распознавание формы объекта, находящегося в схвате, положения детали относительно схвата, определение координат центра масс стали, контроль деформации объекта манипулирования и т. п.

Безусловно, эти способности тактильных сенсорных систем роботов еще очень далеки от возможности человеческих пальцев, на каждом из которых имеется примерно 20 000 нервных окончаний. При сборке вручную они могут давать, кроме перечисленной, гораздо более обширную информацию: о давлении, вибрации, текстуре материала, температуре и т. д. Этими способностями человеческой кожи и пытаются наделить разработчики тактильные средства очувствления, получившие название «искусственная кожа». Она представляет матрицу, каждый элемент которой независимо от другиx воспринимает локальную информацию об усилиях, деформации, температурных изменениях и других контролируемых параметрах. Информация от каждого элемента матрицы поступает в центральный процессор, формирующий на основе ее общее «тактильное изображение».

В качестве материала для изготовления «искусственной кожи» используют, например, поливинилфторид. Пленка из поливинилфторида в результате особой обработки получает нужные пьезоэлектрические свойства и после этого металлизируется с обеих сторон. Помимо пьезоэлектрических свойств, позволяющих использовать этy пленку как чувствительный элемент для восприятия информации об изменении давления, она обладает пирометрическими свойствами, дающими возможность контролировать и температуру. Металлизация на пленке не­обходима для обеспечения электрического контакта.