Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 2
Текст из файла (страница 2)
6.3.3. Телекамеры на приборах с зарядовой связью............. 6.3.4. Телекамеры с фотодиодной матрицей....,......,............. 6.4. Устройства ввода и хранения изображения....,...............,..... 6.4.1. Общие сведения ............................................................. 6.4.2, Способы хранения изображения.................................. 6.4.3. Кодирование видеосигнала .....................,.................... 6.5, Форматы хранения изображения в СТЗ ...,..................,.........
65.1. Общие сведения...,......................,.„,............................. 6.5.2. Структура графического файла................................,... 6.5.3. Сжатие изображения ............,.........................„............ 6.6. Базовые алгоритмы обработки изображения..........,...„....... 6.6.1, Общие сведения...,.......................,.....,..............,........... 6.6,2.
Предварительная обработка изображения ................. 6.6,3. Сегментация .................,......................,..................,...... 6.6.4. Кодирование изображения ....................,..................... 6.6,5. Описание изображения ...,....,.......,......,....,...............„.. 6.7.
Расгюзнавание изображения................,...........................,..... 6.7.1. Основные методы ........................„................,............,. 6.7.2. Особенности получения трехмерного изображения. Контрольные вопросы ......................................,.............,....,.....,.. 7. Системы тактильного тина.....;......,.................................. 7.1. Общие сведения.....,...,.............,....,.......................,..........
7.2. Контакт и его особенности .......,........,...................,........ 7.3. Принципы силомоментного очувствления роботов...., 268 270 274 276 276 280 283 285 285 288 290 300 300 303 313 315 316 319 319 323 326 7.4. Датчики систем силомоментного очувствления роботов..... 7.4.1. Конструктивные схемы датчиков .......,....,....,............... 7.4.2.
Упругие элементы и измерительные цепи силомомензных датчиков ...............,....,.........,..;............ 7.4.3. Датчики с совмещенными чувствительными элементами .........................,.......,...,................................ 7.5. Методы распознавания контактных ситуаций ....................... 7.6. Организация управления роботом с силомоментным очувствлением ...............,.....................„............,............,.......,.. 7.7. Тактильные датчики...................................,..........,....,.............. 7.7.1.
Общие сведения...................,.......,....................,....,......,. 7.7.2. Тактильные датчики касания и контактного давления 7.7.3, Тактильные. датчики проскальзывания .............,....,...... Контрольные вопросы ...„............,.............,........„,..............,..;......„ Зак~иочеиие............,........,........,.................,.........,........,......,...,...,........, Приложение...,...........,....""..-."...-""""""""" " "" " "" "" "" "" -"." Сииеок литературы .......... --."""""""" """"" "" "" """ """""""".
Предметный указатель.....,............,............................,..............,....,.... 351 355 361 363 363 368 370 371 372 378 380 ПРЕДИСЛОВИЕ Подготовка студентов в рамках специальности «Роботы и робототехническис 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 внедряют в высокотехнологичных областях техники, к которым относится робототехника.
В то же время существующая литература по этой тематике весьма ограничена и быстро устаревает. Кроме того, приводимые в ней сведения зачастую имеют рекламный характер и не позволяюг судить о действительных характеристиках датчиков и информационных систем, Настоящее учебное пособие предназначено устранить указанные недостатки. Рассмотреть в рамках одной книги все используемые в робототехнике информационныс устройства невозможно. В данном издании предложен бионический подход, в соответствии с которым рассмотрены лишь те информационные устройства, которые реализуют некоторую сенсорную функцию человека.
Наиболее распространенных сенсорных функций четыре ~кинсстетическая, тактильная, слуховая и визуальная). Технической реализации каждой из этих функций в книге посвящена отдельная глава. Несколько слов о структуре книги. Условно она состоит из трех частей. В первую входят введение и первая глава, где приводятся основные принципы построения сенсорных систем человека и рассматриваются общие вопросы посгроения информационных систем роботов.
Приведенные в первой части пособия аналитические зависимости позволяют рассчитать важнейшие параметры датчика: чувствительность, частотную характеристику, быстродействие и т, п., а также определить его функцию преобразования и погрешности. Вторая часть (гл. 2 — 4) посвящена вопросам проектирования информационных устройств, их чувствительных элементов, измерительных схем и усилителей, образующих аналоговый канал преобразования информации. Приведены примеры построения кинестетических датчиков, составляющих основу информационного обеспечения современных роботов и включающих датчики положения, скорол и и динамических факторов. В третьей части книги ~гл.
5 — 7) рассмотрены информационные системы адаптивных роботов: локационная, визуальная и тактильная. При построении этих систем использованы приведенные ранее методы проектирования. Кроме того, поскольку информационная система представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, значительное внимание уделено рассмотрению базовых алгоритмов обработки информации. Автор предполагает, что читатель владеет материалом курсов физики„ высшей математики, электроники, основ робототехники и управления техническими системами в объеме программ высших учебных заведений. Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры «Робототехнические системы» МГТУ им.
Н.Э. Баумана и ее заведующему, д-ру техн. наук, проф, А.С. Ющенко за помощь в работе над книгой; рецензентам — заведующему кафедрой «Робототехника и мехатроника» МГТУ «Станкин», д-ру техн. наук, проф. Ю.В. Подураеву и главному научному сотруднику МНПО «Спектр», д-ру техн. наук, проф. В.Г. Запускалову за ценные замечания, а также редактору издательсзва МГТУ им.
Н.З. Баумана Е.Н. Ставицкой. ВВЕДЕН И.К В1. Робототехиика, мехатроиика и ииформациониые системы Робототсхника сформировалась в 60-х годах ХХ в. как наука о технических устройствах, способных работать самостоятвлыю, принимать рсшсння и замснять человека при выполнспии сложных операций. Псрвый этап развития робототехники был связан с созданисм промышленных роботов, которые получшш широкое применснис в машиностроении при обслуживании мсталлорсжущих станков, прсссов, мсталлурпгческих агрсгатов, т.
с. для замсны человека при выполнении однообразной, утомительной и зачастую небезопасной для здоровья рабоп ь Роботы псрвого поколсния представляли собой манипуляторы — мсхаиическис руки, имсющис до шсстн стспснсй подвижности и управляемые по зарансс составленной программе. Несмотря на то что в промышленности область примснсния подобных устройств обширна, довольно быстро выяснились ограничсния по их использованию. Например, при сборке узла с п~~~щ~~ робота послсдннй должен ~~~т~ нсобходимыс дстали с ~~н~ажного стола или конвсйсра.
Поскольку робот управляегся по жссткой программе, мсстоположснис каждой дстали и св ориентация должны быть достаточно точно опрсдслсны. Поэтому приходилось создавать дорогостоящую оснастку — спсциадьныс приспособлсния для размещения и ориснтирования дстали с точносгью функционирования робота. Эта особенность сущсствснно отличает работу роботов псрвого поколения от раооты человека, которого он должен замсшпь. Чсловск благодаря зрению, слуху и осязанию лсгко выполняет аналогичныс действия дажс в том случас, если деталь или заготовка произвольно ориентирована, несколько смещсна или повернута.
Для жестко запрограммированного робота это невозможно, потому что он слсп и бссчувственсн по сравнению с человеком. Именно отсутствие органов чувств у промышлснных роботов первого поколсния привело к кризису в мировой робототсхиике к концу 80-х годов ХХ в. Имсющисся образцы промышленных роботов быстро закрыли ту нишу, в которой их применение было экономически оправданным.
В то же время надежных и недорогих роботов, способных видеть, чувствовать и приспосабливаться ~адаптироваться) к измсняющсйся обстановке, еще нв было. Производство промышленных роботов повссмсстно стало сокращаться. Ч олько к ссрсдине 90-х годов ХХ в. положсние начало понемногу исправляться благодаря тому, что на рынкс персдовых промышленна развитых стран — Японии, США, Германин — появились оснащенные сенсорными устройствами промышленныс роботы, способные к адаптации. 11 На рубеже ХХ вЂ” ХХ1 веков робототсхника стала широко внедряться в непромышленные сферы человеческой деятельности. Это — спасательные работы на месте техногенных аварий и катастроф, разведка полезных ископаемых на морском дне, работы в космическом пространстве, борьба с терроризмом, обезвреживание взрывоопасных предметов и т, п, Роботы начали успешно применяться в медицине для решения задач диагностики и дистанционной хирургии.
Подобные роботы не могут выполнять своих функций без технического зрения, тактильного ощущения, оценки развиваемых сил и моментов. Поэтому их появление и активное применение было связано с разработкой надежных сенсорных систем. Наряду с робототехникой сейчас часто употребляют термин «мсхатроника», Появился он примерно в 80-х годах ХХ в. в известном смысле как развитие понятия «электромеханика». Различие этих, на первый взгляд тождественных, понятий заключается в разном уровне используемых электронных решений. Мсхатроника предполагает непосредственное внедрение микроэлектронных систем в систему управления, в некотором роде синтез электроники и механики, позволяющий создавать эффективные регуляторы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
