Принципы очувствления
В течение маленького промежутка времени роботы стали обладать органами эмоций, на развитие которых у человека ушли миллионы лет. Органы эмоций робота не смогут до тех пор пока состязаться с органами человека, но зачаточные, эквивалентные людской зрению, слуху и осязанию стали привычными.
К примеру, обоняние употребляется для обнаружения утечек в корпусах машин.
В данной главе мы разглядим сенсорные устройства внешнего состояния, от которых робот приобретает данные об окружающей среде. Подключение внешних датчиков в робототехническую совокупность разрешило квалифицировать ее как робот второго поколения.
Роботы первого поколения имеют лишь датчики внутреннего состояния, к примеру шифратор для определения положений узлов робота. Такое устройство (благодаря которому человек чувствует положение тела) не дает информации об окружающей робота обстановке, и этим робот первого поколения отличается от робота второго поколения.
Своеобразные сенсорные устройства включаются в конструкцию робота и разрешают делать своеобразные задачи. Такие датчики настроены на регистрацию некоторых явлений, каковые они должны воспринять и обеспечить верную реакцию робота при минимуме вычислений.
Для восприятия внешнего мира данный подход возможно применять при ответе таких, к примеру, задач, как слежение за скоростью ленты транспортера, но для других, более сложных, задач требуются датчики характера. К примеру, техническое зрение, не смотря на то, что дороже и сложнее для программирования, чем своеобразное очувствление, однако используется для предупреждения и слежения неполадок, каковые пропустил бы своеобразный датчик.
Сенсорные устройства употребляются в мобильных роботах, действующих в неорганизованной и непредсказуемой обстановке.
Любого вида преобразователь связан с контроллером робота посредством компьютера в диапазоне от камеры до несложного микропереключателя. Как отмечалось выше, такие сенсорные устройства, как камеры, снабжают громадной количество данных, они в большинстве случаев должны быть связаны с отдельным дополнительным процессором, что упрощает данные, а после этого передает ее контроллеру робота.
Устройства, сочетающие предварительную обработку и стадию очувствления данных и так снабжающие нужной информацией, относят к быстродействующим сенсорным устройствам. Более простые датчики связаны конкретно с компьютером, управляющим роботом, и в случае если процессор владеет достаточным быстродействием, то много таких датчиков практически может обслуживаться одним компьютером.
Свойство одного компьютера смотреть за несколькими датчиками основана на способе, известном как мультиплексирование. Представьте аналоговый преобразователь, что дает сигнал между 1 и 2 Гц, появляющийся, к примеру, при измерении вибрации.
Выходное напряжение от датчика изменяется по определенному закону. Исходя из этого компьютеру не требуется следить эа ним.
В определенные мгновения он отбирает значения напряжения, после этого делает другую задачу (как при псевдопараллельной обработке данных) и опять отбирает напряжение перед тем, как оно радикально изменится.
Методом интерполяции между разными отобранными значениями выходного напряжения возможно посредством компьютера вернуть полный сигнал так, как если бы он наблюдался непрерывно. Теоретически сигнал нужно отобрать на удвоенной большой частоте, которая возможно на выходе с преобразователя.
В отечественном примере выходной сигнал с датчика необходимо мгновенно регистрировать каждую четверть секунды.
Рис. 1. Принцип многократного отбора выходного сигнала: а — сигнал выходного напряжения; б—отобранные мгновенные значения напряжений (в этом случае за период сигнала выбраны 6 точек); в — реконструированный сигнал
Чтобы получить правильное значение, время, требуемое для сохранения и снятия амплитуды сигнала, должно быть минимальным. Наряду с этим направляться использовать разные способы, каковые смогут скоро «удерживать» значение выходного сигнала для обработки.
без сомнений, что применение таких способов сбора данных высвобождает время, за который компьютер может руководить роботом либо смотреть за вторыми датчиками.
Для создания данных обрабатывают сигналы аналоговых датчиков. Дабы повысить значение сигнала, его пропускают через предварительный усилитель, либо вентиль (оптический), либо трансформатор для низких частот, электронные фильтры, аналоговый линеари-затор (дабы компенсировать нелинейные характеристики применяемого датчика) и, наконец, через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).
АЦП может передавать пара сигналов по одному каналу, применяя наряду с этим стремительное переключение либо разные полосы частот между несколькими разными преобразователями. Предварительная обработка сигнала, складывающаяся из линеаризации и аналоговой фильтрации, возможно заменена на обратный процесс применения эквивалентов цифровой схемы по окончании прохождения через АЦП.
АЦП, как и схемы последующей обработки, возможно заменить программой, входящей в ПО.
Управление роботом содержится в слежении за несколькими разными преобразователями для того, чтобы найти, изменился ли какой-либо выходной сигнал. Этого возможно достигнуть одним из двух главных способов.
Первый метод — последовательно реализовывают диагностику посредством контроллера с целью определить, зарегистрировал ли он что-либо. В случае если нет, то контроллер переходит на следующий датчик, в случае если да, то выполняется соответствующее воздействие.
Датчики, более склонные к трансформациям, контролируют чаще. Но при проверке постоянно существует опасность того, что изменение случится по окончании проверки и, следовательно, изменение (кроме того ответственное) не будет зарегистрировано , пока контроллер не проверит остальные датчики.
Второй метод-—прерывающий, в то время, когда процессор не смотрит за датчиком, пока не будет взят прерывающий сигнал, говорящий о изменении его показаний. После этого процессор делает программу проверки с целью найти, какой датчик привёл к прерыванию.
Данный метод используется, в то время, когда от датчиков идут лишь случайные сигналы, поскольку компьютер не связан постоянным слежением за ними и может употребляться для других целей до получения сигнала о прерывании.
Совершив классификацию прерывающих сигналов от разных датчиков по степени важности, вероятно сделать так, дабы таковой серьёзный датчик, как детектор столкновения, прерывал данные от всех других датчиков и нацеливал контроллер на обслуживание этого прерывания, отдавая ему предпочтение перед вторыми, даже в том случае, если какой-либо второй датчик уже обслуживается.
Для всех совокупностей, владеющих многими сенсорными устройствами, нужно «взвешивать» реакции разных датчиков, если они входят в несоответствие между собой. К примеру, в мобильном роботе один датчик имел возможность бы оповестить об обнаружении им на пути робота большого объекта, тогда как второй (датчик другого типа) ничего не нашёл.
