Система управления манипулятором.
Система управления манипулятором, как правило, имеет несколько уровней, каждый из которых может обслуживаться собственной микропроцессорной системой. Так, на уровне привода обеспечивается управление двигателем, осуществляющим движение одной или нескольких степеней подвижности. На следующем уровне системы управления манипулятором с помощью центрального процессора организуется координированная работа приводов манипулятора. При этом входной информацией является траектория, то есть последовательность положений схвата манипулятора или связанного с ним объекта( инструмента, нагрузки). Если эта информация преобразуется в управляющие сигналы приводов предварительно и затем записывается в память управляющего устройства в виде программы работы приводов, то говорят о системе программного управления.
Во многих случаях движение робота нельзя полностью запрограммировать заранее. Для решения задачи отслеживания скорости, направления и положения теннисного мяча можно воспользоваться системой технического зрения. Под этим понятием подразумевают совокупность датчиков визуальной информации( видеокамеры, фотоматрицы и средства обработки сигналов этих датчиков). В свою очередь средства обработки сигналов подразделяют на аппаратные( схемы обработки сигналов с помощью электронной аппаратуры) и программные( алгоритмы обработки). К задачам обработки сигналов относятся, например, выделение контура предмета, анализ связности последнего, вычисление центра масс, распознавание предмета по характерным признакам. Сигналы системы технического зрения используют для коррекции траектории движения рабочего инструмента либо для ее вычисления. Таким образом, возникает еще один контур управления, внешний по отношению к манипулятору. Этот контур системы управления роботом обеспечивает приспособление робота к изменяющимся условиям работы. Такую систему управления можно отнести к уровню адаптивного управления.
Решение задачи обработки изображения и распознавания образов, планирования действий с учетом поставленной задачи и собственных возможностей робота выводит нас на еще более высокий уровень систем управления манипуляционными роботами: уровень интеллектуальных систем реального времени, на котором предполагается решение в реальном масштабе времени задач, относящихся к задачам искусственного интеллекта [ 3, с. 28 ]. Система машинного зрения. Машинное зрение является важным компонентом теннисного робота, так как его характеристики напрямую влияют на работоспособность и качество проведения матчей в целом. Система машинного зрения в общем случае в общем виде представляют собой взаимосвязанную технологическую последовательность, включающую следующие звенья:
� получение изображения от видеокамеры;
� обработку( оцифровку) изображения;
� логический анализ цифрового изображения и выделение нужной информации; Видеокамера и устройство обработки изображения являются главными составляющими системы машинного зрения.
Основными характеристиками системы машинного зрения являются скорость распознавания( частота кадров в секунду), разрешение( чем выше разрешение обрабатываемого изображения, тем больше точность позиционирования объектов) и устойчивость к внешнему освещению( возможность работать в широких диапазонах уровня освещенности, при условиях неравномерности и динамически изменяющегося освещения).
Алгоритм обработки изображений и выдачи управляющих сигналов должен распознать теннисный шарик, определить скорость полета и траекторию полета и выдать управляющие сигналы на исполнительные устройства.
После анализа поставленной задачи предстоит разработать программное обеспечение, подобрать вычислительное устройство и устройство захвата изображения. Сенсорная подсистема робота Сенсорная подсистема( подсистема очувствления) включает в себя устройства, которые собирают информацию о внешней окружающей среде и о местоположении в пространстве различных частей робота. К этим устройствам относятся датчики линейных и угловых скоростей и ускорений, тактильные датчики осязания, фотометрические, ультразвуковые и локационные датчики и так далее.
42