bigpo.ru
добавить свой файл
1
И.С. БЕРЕЗНЯК

Научный руководитель – А.А. ДЮМИН, ст. преподаватель

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)


РАЗРАБОТКА МЕХАНИЗМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПОЛУАВТОНОМНОГО УПРАВЛЕНИЯ
РОБОТОТЕХНИЧЕКИМ УСТРОЙСТВОМ



Предлагается подход к реализации программного средства для адаптивного управления мобильным робототехническим комплексом.


Введение. Среди различных принципов управления робототехническими средствами выделяют четыре основных направления: программное управление, адаптивное управление, интеллектуальное управление, управление при участии человека [1]. Первые три направления подразумевают самостоятельную автономную деятельность робототехнического устройства (РУ), последнее представляет собой фактически телеуправление удаленным оператором. У каждого из способов есть свои достоинства и недостатки. Автономность работы РУ позволяет снизить нагрузку на оператора и повысить оперативность принятия решений, ручное управление позволяет получить более точный контроль за поведением робота. Автоматическое управление не может принимать достаточно надежные решения в недетерминированных средах. Однако телеуправление оказывается ненадежным в случае потери связи.

Постановка проблемы. Предлагаемый подход позволяет объединить телеуправление и автономное поведение РУ. В качестве базиса для приложения используется ручное управление удаленным центром обработки информации (УЦОИ). Команда, полученная от УЦОИ, начинает немедленно исполняться робототехническим устройством. Оператор получает на свой пульт показания датчиков, расположенных на борту РУ и видеоизображение, полученное с камеры РУ. Движение мобильного робота происходит в недетерминированных средах, то есть в средах с малой степенью организации: природные среды, места ведения боевых действий, места техногенных аварий и радиационного загрязнения и т.п. [2]. В таких средах не представляется возможным движение РУ по заранее заданным маршрутам, а, следовательно, трудноосуществимо автономное движение и желательно участие человека в управлении РУ. Однако, из-за особенностей среды невозможно гарантировать надежность канала связи между УЦОИ и МРУ. Таким образом, УЦОИ не всегда может достаточно оперативно реагировать на изменения среды. Следовательно, для обеспечения безопасности движения РУ необходимо введение элементов автономности в управления им.

Подход к решению проблемы. Для решения поставленной проблемы в рамках коммуникационного приложения для МРУ был разработан механизм рефлексов. Рефлекс представляет собой сценарий, по которому происходит движение РУ. Сценарии могут выполнять, как полностью автономное управление РУ, так и полуавтономное. В последнем случае, рефлексы работают параллельно с системой телеуправления. Общее направление движения (высокоуровневый приказ) определяется УЦОИ. При этом рефлексы периодически проверяют показания датчиков, анализируют их и, в случае необходимости, корректируют данный оператором приказ. Например, если перед РУ появляется препятствие (стена, вражеский танк и т.п.), незамеченное оператором, сценарий примет решение об экстренной остановке РУ.

Для описания сценариев был разработан прикладной язык, содержащий самые необходимые языковые конструкции: присваивание, операторы ветвления, циклы и средства работы с аппаратурой (оператор тильда “~”). Пример такого рефлекса приведен в листинге 1.


Листинг 1.Сценарий рефлекса экстренного останова.

def v

def vp

while ( 1 )

v = ~10@2.3 //чтение показания переднего сонара

if ( (v<=1000) && (v
~6@1.0 = 0 //сбросить скорость до 0

endif

vp = v;

loop


Сценарии могут выполняться параллельно независимо друг от друга, контролируя различные параметры движения РУ. Коллекция подобных сценариев позволит повысить автономность и интеллектуальность поведения робототехнического изделия.


Список литературы


  1. Батанов А. Ф., Грицынин С. Н., Муркин С. В. Робототехнические комплексы для обеспечения специальных операций // Специальная Техника. 1999. №6. С. 35-57.

  2. Юревич Е. И. Основы робототехники: Учебник для втузов. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. — 271 с.