Оснащение робота-муравья специальными датчиками для увеличения его функциональности | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №24 (104) декабрь-2 2015 г.

Дата публикации: 09.12.2015

Статья просмотрена: 44 раза

Библиографическое описание:

Закиров Е. А., Малёв М. В. Оснащение робота-муравья специальными датчиками для увеличения его функциональности // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 127-129. — URL https://moluch.ru/archive/104/24225/ (дата обращения: 17.12.2018).

 

For modern world has become a necessity for robots capable of acting in concert to perform complex tasks, such a need can allow the robot imitates an ant.

Keywords:The robot, trajectory, sensor.

 

Робототехника в мире шагает с очень большой скоростью и дошла до того что в мире можно встретить робота, выполняющего любые манипуляции. Но для того чтобы шагнуть еще дальше нужно чтобы несколько роботов работали совместно над одним и тем же делом. Представляем вашему вниманию роботов-муравьев, эти роботы предназначены для того что работать в команде, как и настоящие муравьи. Данные роботы могут выполнять коллективную работу для решения сложных задач, а также при необходимости работать автономно. Роботы-муравьи подают сигналы друг, тем самым координируя свои действия и движения.

Что касается конструкции, то тело робота имитирующего муравья изготовлено из полимера. Внутри тела находятся все компоненты для функционирования робота-муравья (датчики, процессор, приводы). Токоведущие дорожки, расположенные вне тела функциональны.

Голова робота состоит из корпуса представляющего пространственный механизм, стереокамер, усов-антенн которые являются контактами для зарядки аккумулятора. Ноги и челюсти двигаются и приводятся в движение с помощью пьезокерамических актуаторов, которые очень надежны, и не требуют много места для размещения. Определяет свое местоположение робот (рис. 1) с помощью оптического датчика расположенного под полимерным корпусом, который взаимодействует со стереокамерами.

Роботы-насекомые от Фесто

Рис. 1. Робот, имитирующий муравья

 

Проблема планирования траектории движения роботами является достаточно сложной и обычно включает 2 задачи оптимизации. Первый этап планирование траектории движения; второй—управление или слежение за траекторией. Ставятся и обсуждаются вопросы, связанные с реализацией обоих этапов. Особое внимание уделено задаче планирования траектории «минимальной стоимости», которая состоит в минимизации функционала, описывающего нелинейные динамические свойства и содержащего параметрическое описание требуемой траектории перемещения от начальной к конечной точке пространства с учетом сило-моментных ограничений. Предлагается новый способ планирования, использующий методы динамического программирования (ДП) для определения положений, скоростей, ускорений и моментов МР, обеспечивающих минимальную «стоимость» оценочной функции. Разработанный метод ДП справедлив для случаев, когда: 1) ограничения на момент одного двигателя зависят от моментных ограничений на другие двигатели, что связано с общим энергетическим источником для всех приводов; 2) заданы требования на ограничение производных от ускорений; 3) оценочная функция стоимости траектории может иметь произвольную форму. Показано, что решение на основе метода ДП сходится к действительно минимальной по стоимости траектории при уменьшении размерной масштабной сетки, т. е. при увеличении дискретности вычислений.

В тоже время ставится и решается задача отслеживания заданной траектории движения робота-муравья в пространстве при ограниченных допустимых входных моментах. В качестве математического аппарата, обеспечивающего формирование требуемого движения используется так называемая «стратегия оптимального решения»; выведен закон оптимального управления, который в каждый момент времени минимизирует отклонение фактического вектора ускорений звеньев от желаемого, соответствующего заданным входным моментом ограничениям. Результатом решения задачи оптимального управления является синтезирование системы управления приводами с линейной обратной связью, обеспечивающей отслеживание траектории при ограничениях входного сигнала. Отмечается, что полученная схема оптимизации моментов на степенях включена в любую из имеющихся систем управления при необходимости учета входных ограничений. Предложенный подход проверен при моделировании 3-звенного манипулятора с использованием программы нелинейного моделирования. Представлены результаты работы «стратегии оптимального решения», алгоритм которой был реализован на 64-бит процессоре. Параметры манипулятора вычислялись по уравнениям Лагранжа; все вычисления выполнялись в целочисленной арифметике, использовалось разложение тригонометрических функций в рядТейлора с пятью членами, что обеспечило требуемую точность.

Для лучшей ориентации в пространстве робота можно оснастить его оптоэлектронными датчиками, с помощью которых из электромагнитных колебаний (в области от УФ до ИК-излучений) получают электронные сигналы, пригодные для задач измерения или управления робота. Оптоэлектронные датчики подразделяются на датчики дальнего действия и датчики, предназначенные для обнаружения приближающихся предметов. Датчики последнего типа получили широкое распространение в инженерной практике. В простейшем случае такой датчик состоит из источника излучения и фотоприемника. При нарушении светопередачи датчик выдает один уровень сигнала, при полном освещении — другой. Для повышения чувствительности датчики усложняют — для увеличения мощности излучения используют отражатели и оптические линзы для фокусирования луча. Применение оптических систем различных схем и конструкций позволяет усилить световой поток, доходящий до фотоприемника, в 101 ÷ 104 раз. Элементарные фотодатчики могут объединятся в комплексные датчики, насчитывающие множество фотоприемников, источников света и линз. В качестве фотоприемников могут применяться фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, источником освещения служат светодиоды, лазерный луч.

Таким образом, снабдив роботов-муравьев данными системами, получаем роботов, которые способны совместно работать, их можно использовать как ищеек пострадавших от землетрясения или теракта в руинах зданий, массово опылять сельскохозяйственные культуры, уничтожать вредителей, выполнять мониторинг окружающей среды.

 

Литература:

 

  1. Поезжаева Е. В. Промышленные роботы: учебное пособие в 3 ч. — М.; УМО АМ МВТУ им. Баумана; изд-во ПГТУ, 2009.
  2. http://ria.ru/science/20130520/938437849.html
Основные термины (генерируются автоматически): робот, датчик, ограничение, имитирующий муравей, оптимальное управление, оптимальное решение.


Ключевые слова

траектория, робот, датчик.

Похожие статьи

Управление движением автономного мобильного робота...

Недостатком данных систем является низкая точность и ограничения доступности сигналов

1. Герасимов, В.Н.; Михайлов, Б. Б. Решение задачи управления движением мобильного робота при

11. Тимченко, Д. Н. Синтез логико-динамической системы оптимального управления...

Моделирование движения инерционного транспортного робота...

Особенности такого датчика накладывают ограничение на восприятие местности: при нахождении в конкретной

Рис. 5. Траектория движения роботаоптимальным обходом). На качество управления оказывают влияние внешние воздействия и ошибки датчиков робота.

Роевой интеллект и его наиболее распространённые методы...

– метод капель воды, находящий либо наиболее близкие, либо наиболее оптимальные “пути для воды”, подобно рекам

Первым, кто сумел применить поведение муравьев для решения задачи о кратчайших

• Задача оптимизации сетевых трафиков. • Оптимизация управления

Создание робота автономного движения по линии

Основные термины (генерируются автоматически): алгоритм поиска линии, датчик, линия, робот, считывание

Управление движением автономного мобильного робота в относительной системе

Компьютерная модель для лабораторной работы «Выбор оптимальной траектории...

Управление IT-проектами | Статья в журнале «Молодой ученый»

Она страдает от склонности преждевременно достигать конвергенции и что не существует метода выбора параметров, которые имитировали бы химическое поведение муравьев.

Они называется точными, потому что предоставленное решение будет оптимальным.

Адаптивное управление модульными роботами на примере...

В данной работе исследуется применимость предложенного подхода для управления модульными роботами, состоящими из разных типов модулей.

На рисунке 3 приведен пример оптимальной последовательности движений, найденной в процессе обучения.

Компьютерная модель для лабораторной работы...

Разработчик систем управления роботами должен уметь оптимизировать выбранные параметры движения, поэтому в настоящей статье предложена

4. Кнопка «Начать расчёт» подразумевает, что после её нажатия будет выводиться оптимальное решение.

Анализ и выбор систем навигации робота для позиционирования...

Датчики, или сенсоры, позволяют получить информацию об окружающей среде, например, расстояние до препятствия, на основании полученных данных управляющая система производит управление исполнительными устройствами (эффекторами) робота.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Управление движением автономного мобильного робота...

Недостатком данных систем является низкая точность и ограничения доступности сигналов

1. Герасимов, В.Н.; Михайлов, Б. Б. Решение задачи управления движением мобильного робота при

11. Тимченко, Д. Н. Синтез логико-динамической системы оптимального управления...

Моделирование движения инерционного транспортного робота...

Особенности такого датчика накладывают ограничение на восприятие местности: при нахождении в конкретной

Рис. 5. Траектория движения роботаоптимальным обходом). На качество управления оказывают влияние внешние воздействия и ошибки датчиков робота.

Роевой интеллект и его наиболее распространённые методы...

– метод капель воды, находящий либо наиболее близкие, либо наиболее оптимальные “пути для воды”, подобно рекам

Первым, кто сумел применить поведение муравьев для решения задачи о кратчайших

• Задача оптимизации сетевых трафиков. • Оптимизация управления

Создание робота автономного движения по линии

Основные термины (генерируются автоматически): алгоритм поиска линии, датчик, линия, робот, считывание

Управление движением автономного мобильного робота в относительной системе

Компьютерная модель для лабораторной работы «Выбор оптимальной траектории...

Управление IT-проектами | Статья в журнале «Молодой ученый»

Она страдает от склонности преждевременно достигать конвергенции и что не существует метода выбора параметров, которые имитировали бы химическое поведение муравьев.

Они называется точными, потому что предоставленное решение будет оптимальным.

Адаптивное управление модульными роботами на примере...

В данной работе исследуется применимость предложенного подхода для управления модульными роботами, состоящими из разных типов модулей.

На рисунке 3 приведен пример оптимальной последовательности движений, найденной в процессе обучения.

Компьютерная модель для лабораторной работы...

Разработчик систем управления роботами должен уметь оптимизировать выбранные параметры движения, поэтому в настоящей статье предложена

4. Кнопка «Начать расчёт» подразумевает, что после её нажатия будет выводиться оптимальное решение.

Анализ и выбор систем навигации робота для позиционирования...

Датчики, или сенсоры, позволяют получить информацию об окружающей среде, например, расстояние до препятствия, на основании полученных данных управляющая система производит управление исполнительными устройствами (эффекторами) робота.

Задать вопрос