Предисловие

Подготовка студентов в рамках специальности «Роботы и робототехниче­ские системы» проводится в МГТУ им. Н.Э. Баумана уже более 10 лет. Один из важных разделов робототехники — информационное обеспечение робото­технических систем — является, пожалуй, наиболее бурно развивающимся. Появившиеся в последние годы новые принципы получения и хранения информации, эффективные алгоритмы обработки данных в первую очередь внедряют в высокотехнологичных областях техники, к которым относится робототехника. В то же время существующая литература по этой тематике весьма ограничена и быстро устаревает. Кроме того, приводимые в ней све­дения зачастую имеют рекламный характер и не позволяют судить о действи­тельных характеристиках датчиков и информационных систем. Настоящее учебное пособие предназначено устранить указанные недостатки.

Рассмотреть в рамках одной книги все используемые в робототехнике информационные устройства невозможно. В данном издании предложен бионический подход, в соответствии с которым рассмотрены лишь те ин­формационные устройства, которые реализуют некоторую сенсорную функцию человека. Наиболее распространенных сенсорных функций четыре (кинестетическая, тактильная, слуховая и визуальная). Технической реали­зации каждой из этих функций в книге посвящена отдельная глава.

Несколько слов о структуре книги. Условно она состоит из трех частей. В первую входят введение и первая глава, где приводятся основные прин­ципы построения сенсорных систем человека и рассматриваются общие во­просы построения информационных систем роботов. Приведенные в первой части пособия аналитические зависимости позволяют рассчитать важней­шие параметры датчика: чувствительность, частотную характеристику, бы­стродействие и т. п., а также определить его функцию преобразования и погрешности.

Вторая часть (гл. 2—4) посвящена вопросам проектирования информа­ционных устройств, их чувствительных элементов, измерительных схем и усилителей, образующих аналоговый канал преобразования информации. Приведены примеры построения кинестетических датчиков, составляющих основу информационного обеспечения современных роботов и включаю­щих датчики положения, скорости и динамических факторов.

В третьей части книги (гл. 5—-7) рассмотрены информационные системы адаптивных роботов: локационная, визуальная и тактильная. При построе­нии этих систем использованы приведенные ранее методы проектирования. Кроме того, поскольку информационная система представляет собой сово­купность аппаратно-программных средств, значительное внимание уделено рассмотрению базовых алгоритмов обработки информации.

Автор предполагает, что читатель владеет материалом курсов физики, высшей математики, электроники, основ робототехники и управления тех­ническими системами в объеме программ высших учебных заведений.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры «Робо­тотехнические системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана и ее заведующему, д-ру техн. наук, проф. А.С. Ющенко за помощь в работе над книгой; рецен­зентам — заведующему кафедрой «Робототехника и мехатроника» МГТУ «Станкин», д-ру техн. наук, проф. Ю.В. Подураеву и главному научному сотруднику МНПО «Спектр», д-ру техн. наук, проф. В.Г. Запускалову за ценные замечания, а также редактору издательства МГТУ им. Н.Э. Баумана Е.Н. Ставицкой.