ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
Вычислительные устройства (ВУ) являются основной частью системы управления роботами. Схемы и конструкция их выполняются на общих принципах проектирования вычислительной техники. Насколько полно студент усвоит принципы построения ВУ ПР, настолько полно и квалифицированно он сможет применить свои знания в проектировании и эксплуатации робототехнических систем в дальнейшей практической деятельности.
Информационно-измерительная система — неотъемлемая часть роботов, без которой они не могут нормально функционировать.
Человек и высшие животные получают информацию об изменениях в окружающем мире с помощью органов чувств, т. е. высокоспециализированных органов, которые развивались в процессе эволюции. Действия высших животных (поиск пищи, спасение от врагов, адаптация к внешней среде и т. д.) могут быть эффективными только тогда, когда они своевременно получают достаточно полную информацию о внешней среде, которую воспринимают органы чувств. У человека традиционно насчитывают пять органов чувств: зрения — глаза, слуха — уши, обоняния — нос, вкуса — язык, осязания — кожа. С развитием физиологии были обнаружены рецепторные системы двигательного аппарата, вестибулярный аппарат различные рецепторы внутренних органов. Основной объем информации (более 80 %) человек получает через органы зрения.
Современная физиология считает, что органы чувств — это сложные сенсорные системы (по терминологии И. П. Павлова, анализаторы), включающие рецепторы (или воспринимающие элементы), проводящие нервные пути и соответствующие отделы в головном мозге, которые преобразуют сигналы в ощущения. Органы чувств воспринимают изменения в окружающем мире в виде световых, механических (в том числе и звуковых) либо химических раздражений, воздействующих на клеточную мембрану рецептора или специализированную белковую молекулу. В результате воздействия происходит ряд новых ферментативных и электрических процессов и возникает электрохимический сигнал — нервный импульс, единый для рецепторов всех типов. Этот сигнал поступает по проводящим путям в головной мозг. Серии таких импульсов составляют своеобразный код, который расшифровывается в коре головного мозга и преображается какой-либо образ внешнего мира.
Начало естественнонаучным исследованиям в этой области положено трудами Г. Галилея и Р. Декарта, с тех пор достигнуты большие успехи, однако многое еще здесь не ясно. Например, недостаточно изучены процессы преобразования энергии внешнего раздражителя в нервный импульс, которые протекают в рецепторных клетках; непонятно, как кодируется и декодируется информация, передаваемая последовательностью импульсов; слабо изучен механизм распознавания образов.
Эта недостаточная изученность в какой-то степени препятствует созданию эффективных информационно-измерительных систем роботов. Хотя вовсе не обязательно, чтобы они были одинаково устроены. Например, самолеты летают не так, как птицы, тем не менее, они летают быстрее. Нынешние информационно-измерительные системы еще несовершенны, хотя и устроены подобно органам чувств человека, функции рецепторов у робота, выполняют датчики, воспринимающие информацию о внешней среде и преобразующие ее в электрические сигналы. Сигналы по каналам связи передаются в ЭВМ, которая обрабатывает полученную информацию, выявляет изменения во внешней среде, принимает решения о том, как должна функционировать управляющая система в изменившейся обстановке, и вырабатывает управляющие воздействия, которые передаются исполнительным органам. Таким образом, реализуется обратная связь, которая и позволяет роботу адаптироваться к изменениям внешней среды.
По функциональному назначению сенсорные системы делятся на две большие группы. В одну входят системы, предназначенные для восприятия и обработки информации о внешней относительно робота среде, в том числе и об объектах манипулирования; в другую—системы, предназначенные для контроля состояния самого робота. К первой группе относятся системы локационные, технического зрения, тактильные сенсорные. Датчики состояния манипулятора включают датчики положения звеньев манипулятора друг относительно друга, датчики скорости движения звеньев, датчики крутящего момента и средства внутренней диагностики.
Мы рассмотрим некоторые системы очувствления первой группы.
У роботов сенсорные системы, как и у человека, так же специализированы. Промышленные роботы еще не «обладают» вкусом и обонянием, однако имеются сенсорные системы, выполняющие функции, аналогичные слуху, осязанию, зрению.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.