Материал: mekhatronika_UrGUPS

задания на стандартном, легкосъемном носителе информации. Лазерный модуль излучает структурированную линию в поле зрения камеры и позволяет выделять препятствия и оценивать дальность до них, места для осуществления маневров, текущую ориентацию относительно предметов и т. д.

Для управления роботом было разработано программное обеспечение, как для бортовых систем, так и для удаленного терминала, позволяющее функционировать в трех основных режимах:

–автоматическом. При этом оператор загружает задание и запускает робота, после выполнения задания робот возвращается и оператором осуществляется съем и анализ полученных данных (телеметрии, построенной карты, данных о радиолокационной обстановке и т. д.);

–ручном. В этом режиме управление роботом полностью осуществляется оператором, который наблюдает за всем происходящим непосредственно на удаленном терминале;

–полуавтоматическом (режим целеуказаний). Оператор в зоне видимости робота указывает точку, к которой робот движется с обходом препятствий. После выхода в точку робот ждет нового задания.

106

4.1.7. Дистанционное управление мобильными мехатронными системами

Несмотря на очевидные успехи в создании автономных мобильных мехатронных (робототехнических) систем, по всей видимости, в ближайшее время не будут разработаны автономные мобильные системы полностью независимые от человека. Во всяком случае, сохранится управление со стороны человека-оператора на уровне постановки цели. При этом необходимость постоянной кабельной или радиосвязи существенно ограничивает область применения мобильной системы, даже при оснащении ее системой технического зрения, т. к. при этом не исчезает необходимость удаленной системы управления.

ССТЗ

Мобильный робот

Рис. 4.42. Общая структура мобильного РТК

В качестве примера приведем общую структуру мобильного робототехнического комплекса (РТК), который включает в себя:

–мобильный робот Pioneer 3-DX;

–следящую систему технического зрения (ССТЗ);

–портативный персональный компьютер для удаленного контроля и управления РТК;

–подвижный целевой объект [21] (рис. 4.42).

Разработана обобщенная структура построения системы управления робототехническими устройствами на основе следящей системы технического зрения и нечеткой логики (рис. 4.43).

107

Исполнительный

уровень

Регулятор

Объект

управления

Рис. 4.43. Обобщенная структура системы управления робототехническими системами на основе метода нечеткой логики и ССТЗ

В начальный момент действия робототехнической системы оператор (либо система управления верхнего уровня) определяют целевой объект слежения и последовательность выполнения элементарных операций для каждого объекта.

Нечеткий регулятор в соответствии с заданной операцией и соответствующим набором продукционных правил из базы знаний выполняет необходимые действия.

При разработке алгоритмического обеспечения системы применен метод локального слежения, позволяющий реализовать обработку цифровых изображений при осуществлении слежения за движущимися объектами в режиме реального времени.

Основная идея предлагаемого метода заключается в том, что определение положения подвижного целевого объекта в области кадра изображения осуществляется путем отслеживания перемещения ха-

108

рактерных признаков объекта в пределах некоторой локальной области, содержащей эти признаки.

Структурная схема и основные элементы следящей системы технического зрения (ССТЗ) показаны на рис. 4.44 и 4.45.

Рис. 4.44. Структурная схема ССТЗ

Рис. 4.45. Основные элементы ССТЗ:

1 – видеокамера, 2 – привод вращения камеры вокруг горизонтальной оси, 3 – индикаторы, 4 – монтажная площадка, 5 – привод вращения камеры вокруг вертикальной оси, 6 – контроллер, 7 – контактор

109

Управляющая программа, основной задачей которой является получение и обработка видеоизображения, управление серводвигателями видеокамеры, осуществление нечетко логического вывода и управление движением мобильного РТК, состоит из двух частей: серверной и клиентской. Серверная часть расположена на базе мобильного робота, клиентская – на портативном персональном компьютере. Связь между ними реализована по схеме «клиент – сервер».

Структурные схемы сервера и клиента управляющей программы приведены на рис. 4.46, а и 4.46, б.

Видеокамера

СЕРВЕР

Захват кадра видеоизображения

Обработка изображения GrayScaleMass RGBMass LocalMatching

Рис. 4.46, а. Структурная схема сервера

110