ПРЕДИСЛОВИЕ

Подготовка студентов в рамках специальности «Роботы и робототехнические системы» проводится в МГТУ им. Н.Э. Баумана уже более 10 лет. Один из важных разделов робототехники - информационное обеспечение робототехнических систем - является, пожалуй, наиболее бурно развивающимся. Появившиеся в последние годы новые принципы получения и хранения информации, эффективные алгоритмы обработки данных в первую очередь внедряются в высокотехнологичные области техники, и, в том числе - в роботы. В то же время, существующая литература по этой тематике является весьма ограниченной и быстро устаревает. Кроме того, зачастую приводимые сведения имеют явно выраженный рекламный характер, и не позволяют судить о действительных характеристиках датчиков и информационных систем. Настоящее учебное пособие предназначено для устранения указанных недостатков.

Понятно, что рассмотрение всех возможных информационных устройств, используемых в робототехнике в рамках одной книге невозможно. Поэтому здесь предложен бионический подход, в соответствии с которым рассматриваются лишь те информационные устройства, которые реализуют некоторую сенсорную функцию человека. Наиболее распространенных сенсорных функций четыре: кинестетическая и связанная с ней тактильная, а также слуховая и визуальная. Технической реализации каждой из этих функций в книге посвящена соответствующая глава.

Несколько слов о структуре книги. Условно пособие состоит из трех частей. В первую часть входят введение и первая глава, где приводятся основные принципы построения сенсорных систем человека и рассматриваются общие вопросы построения информационных систем роботов. Приведенные в первой части аналитические зависимости позволяют выполнить расчет важнейших параметров датчика: чувствительности, частотной характеристики, быстродействия и т.п., а также определить его функцию преобразования и значения погрешностей.

Вторая часть, включающая главы 2 - 4, посвящена вопросам проектирования информационных устройств, включая чувствительные элементы, измерительные схемы и усилители, образующие аналоговый канал преобразования информации. Конкретная реализация приведенных принципов показана на примере построения кинестетических датчиков, составляющих основу информационного обеспечения современных роботов, и включающих датчики положения, скорости и динамических факторов.

В третьей части книги (главы 5 - 7) рассматриваются информационные системы адаптивных роботов: локационная, визуальная и тактильная. При построении этих систем используются приведенные ранее методы проектирования. Кроме того, поскольку информационная система представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, здесь значительное внимание уделено рассмотрению базовых алгоритмов обработки информации.

Для наглядности изложения материала в пособии приводится большое количество сводных таблиц, где содержатся основные характеристики рассматриваемых устройств.

Автор предполагает, что читатель владеет материалом курсов физики, высшей математики, основ робототехники и управления техническими системами в объеме программ технического уни­вер­ситета.

К сожалению, за рамками данного учебного пособия остались вопросы «верхнего уровня» обработки информации, связанные с использованием экспертных систем, методов искусственного интеллекта и т.п. По мнению автора для освещения этих вопросов необходима отдельная книга.

Автор выражает глубокую благодарность научному редактору книги зав. кафедрой «Робототехнические системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана д.т.н., проф. Ющенко А.С. за помощь в работе над книгой, а также рецензентам - зав. кафедрой «Робототехника и мехатроника» МГТУ Станкин д.т.н., проф. Ю.В. Подураеву и г.н.с. МНПО «Спектр» д.т.н., проф. Запускалову В.Г. за ценные замечания по рукописи.