Информационные устройства роботов, страница 6

Основная процедура остаетсяпрежней, но сигнал отсчета является теперь функцией модулирования. Модулированный лазерный сигналпосылается на объект, а возвращенный сигнал демодулируется и сравнивается с отсчетным сигналом дляопределения фазового сдвига.Рисунок 21.1. Принцип измерения расстояния по фазовому сдвигу (а) и сдвиг между исходящей иотраженной световыми волнами (б)Рисунок 21.2. Волновой сигнал, модулированный по амплитуде модулирующей функцией с гораздо большейдлиной волныРавенство (21-2) все еще имеет силу, но теперь работа происходит в более удобном диапазоне длинволн.Третьим методом измерения является ультразвуковой метод, реализующим идею измерения расстоянияпо времени прохождения сигнала.Ультразвуковой сигнал передается за короткий промежуток времени и, так как скорость звука известнадля определенной среды, простое вычисление, включающее интервал времени между посылаемым иотраженным сигналами, дает оценку расстояния до отражающей поверхности.5.

Силомоментное очувствление.Многие типы датчиков силы/момент основаны на измерении деформаций. Датчики для измерениядеформаций называются тензодатчиками. Принцип действия таких датчиков- изменение электрическогополяв образце, который подвергается воздействию внешних сил (пьезорезестивныйэффект).Относительное изменение сопротивления как функция действующей на датчик силы зависит отиспользуемого материала: у полупроводникового датчика оно на 1-2 порядка больше, чем у металлического.Чувствительный элементу полупроводникового датчика выполнен из монокристалла пьезорезестивногоматериала.

Дополнительное преимущество полопроводниковых тезодатчиков – более высокое удельноесопротивление по сравнению с металлическими и, соответственно ,меньшее потребление мощности ивыделение тепла6. Информационное обеспечение мобильных роботов. Система навигации.Навигация мобильных роботовДля успешной навигации в пространстве бортовая система робота должна уметь строить маршрут,управлять параметрами движения (задавать угол поворота колес и скорость их вращения), правильноинтерпретировать сведения об окружающем мире, получаемые от датчиков, и постоянно отслеживатьсобственные координаты.Полноценный робот должен определять собственные координаты и выбирать направление движения толькона основании показателей бортовых датчиков, поэтому системы искусственного интеллекта, создаваемыедля автономных машин, ориентированы на поддержку непрерывного цикла "опрос датчиков – принятиеоперативного решения об изменении маршрута".

Таких циклов может быть несколько – один ответствененза следование по основному маршруту, другой – за обход препятствий и т. д. Кроме того, на аппаратномуровне каждый цикл может поддерживаться датчиками разных типов и разных принципов действия,формирующих потоки данных разного объема и интенсивности.Технические сложности мобильной навигацииПри построении системы навигации роботов возникает немало технических сложностей.1.

Чтобы двигаться к цели, роботу необходимо сформировать достаточно точный образ окружающего егопространства.Сегодня это достигается преимущественно использованием лазерных дальномеров и ультразвуковыхгенераторов (сонаров). Однако лазерный луч поможет получить образ среды только в зоне прямойвидимости. Кроме того, на пути луча часто возникают мелкие помехи, вносящие погрешность в такой образ.А ультразвуковые датчики характеризуются большим временем отклика2.

В ходе движения робот должен быстро и точно управлять мотором и положением колес.3. Робот должен знать свое реальное местонахождение, а оно почти всегда отличается от хранящегося вбортовой системе.Определение своих координат – фундаментальная задача навигации.Схемы навигации автономных устройств- глобальная – определение абсолютных координат устройства при движении по длинным маршрутам;- локальная – определение координат устройства по отношению к некоторой (обычно стартовой) точке.

Этасхема востребована разработчиками тактических беспилотных самолетов и наземных роботов,выполняющих миссии в пределах заранее известной области;- персональная – позиционирование роботом частей своего тела и взаимодействие с близлежащимипредметами, что актуально для устройств, снабженных манипуляторами.Системы навигации классифицируются еще по одному признаку – они могут быть пассивными иактивными.Пассивная система навигации подразумевает прием информации о собственных координатах и другиххарактеристиках своего движения от внешних источников, а активная рассчитана на определениеместоположения только своими силами. Как правило, все глобальные схемы навигации пассивные,локальные бывают и теми и другими, а персональные схемы – всегда активные.У разработчиков систем пассивной локальной навигации популярна идея использования дляориентирования искусственных сооружений (например, специальных вышек).

Она неплохо реализована вкоммерческих версиях, и робот, снабженный системой машинного зрения, может довольно точнорассчитать расстояние до вышки по анализу изменения геометрических размеров ее видимого образа. Здесьможет помочь использование стереокамер – зная угол зрения каждой из них, можно вычислить расстояниедо цели. Другая пассивная концепция локальной навигации – с помощью радиомаяков – заключается вразмещении в зоне действий робота источников радиосигналов, которые обрабатываются бортовыммикропроцессором.

Но так как радиомаяки располагаются в фиксированных точках некоторого маршрута,аппарат теряет возможность обходить препятствия или выбирать альтернативный путь движения..