5.2 Проблемы организации адаптивного управления

Проблемы организации адаптивного управления состоят в необходимости обеспечения одновременной обработки большого объема информации формирования команд управления в реальном масштабе времени. Серьезной проблемой является разработка предписаний для функционирования робота, т.е. как ему себя вести в той или иной ситуации.

Система управления АПР выполняет следующие основные функции: прием информации от систем очувствления и ее обработка; обеспечение связи с человеком-оператором; управление манипулятором в соответствии с задачей, сформулированной в программе и той информацией, которая поступает от системы очувствления.

Ядром системы управления АПР является, как правило, управляющая мини или микро ЭВМ, хотя в последние время наметились тенденции использования мультипроцессорных вычислительных систем.

Так, система управления робота фирмы «Хитачи» (Япония) предназначенного для выполнения операций сборки одновременно двумя руками под управлением СТЗ с двумя телевизионными камерами, содержит пять процессоров (рис. 5.2.). Они выполняют все функции по согласованному управлению манипуляторами и анализу зрительной информации. Центральный процессор – 16-ит битовый. Остальные четыре микропроцессора выполняют в ос-новном арифметические функции, обеспечивая высокую точность позиционирования ( 2мкм).

Серьезной проблемой, стоящей перед разработчиками систем управления АПР является их программное обеспечение. По сути дела наряду с системами очувствления программное обеспечение определяет уровень адаптации робота.

Существуют разные подходы к разработке ПО адаптивных роботов. В последнее время все большее применение находит подход, основу которого составляет рассмотрение программного обеспечения как проблемно-ориентированной операционной системы.

Программное обеспечение Ар должно представлять головному-оператору широкие возможности по управлению роботом, его обучению в различной форме, редактированию и отладке программ движения, тестированию канала связи ЭВМ – манипулятор, работе с внешними накопителями и т.д. Язык, на котором формируется задание роботу, а также транслятор с него являются важнейшей частью программного обеспечения АР.

В настоящее время наблюдается бурное развитие языков управления движением АР. К числу немногих реально используемых программно-ориентированных языков относится язык VAL, разработанный для симейства роботов «Рита».

Рис. 5.2.

5.3. Принципы построения систем управления адаптивных роботов.

Системы управления АПР имеют иерархическую структуру. Каждый уровень иерархии находится в подчиненном положении по отношению к вышестоящему уровню, принимая и исполняя поступающие от него команды и данные, являясь в то же время источником команд и данных для уровня стоящего ниже. Для верхнего уровня иерархии источником команд, как правило, является человек-оператор, формирующий цели на языке, принятом для этого уровня.

Многоуровневая иерархическая организация системы управления АПР во многом определяется степенью адаптации робота. Кроме того, число уровней системы управления АПР зависит от того, каким образом человек-оператор формирует ему задание. Если задание АПР формируется на проблемно-ориентированном языке, то число уровней будет тем больше, чем выше уровень языка. Функции, связанные с разбиением задачи на подзадачи в этом случае берет на себя система управления АПР. на рис. 5.3. показан один из вариантов организации системы управления АПР.

Рассмотрим функции, которые выполняет каждый уровень иерархии.

Уровень 6.

Вход: здание, сформированное головным-оператором на некотором языке, доступном системе управления.

Выход: последовательность подзадач, решающих в совокупности сформулированное задание.

Функции: разбиение сложной задачи на подзадачи.

Инструментовка: только ЭВМ, используемые на этом уровне методы – это методы теории искусственного интеллекта.

Уровень 5.

Вход: подзадача.

Выход: последовательность элементарных действий (макрооператоров), выполнение которых обеспечивает решение задачи.

Функции: преобразование подзадачи в последовательность действий.

Инструментовка: та же, что и на уровне 6.

Уровень 4.

Вход: элементарное действие.

Выход: последовательность элементарных операторов, реализующих это действие.

Функции: расширение макрооператора на элементарные операции.

Инструментовка: только ЭВМ.

Уровень 3.

Вход: элементарные операции.

Выход: описатели точек позиционирования либо некоторые команды или данные, управляющие внешними устройствами.

Функции: трансляция (либо интерпретация) элементарного оператора.

Инструментовка: только ЭВМ.

Уровень 2.

Вход: описатель точек позиционирования.

Выход: управляющие сигналы на приводах подвижных сочленений.

Функции: декодировка входа, возможно преобразование координат, построение интерполяционного многочлена, генерация управляющих сигналов.

Инструментовка: ЭВМ, хотя часть этих функций может быть реализована аппаратно.

Уровень 1.

Вход: управляющие сигналы на приводы подвижных сочленений.

Выход: изменение окружающей среды.

Функции: фактическое выполнение задания, сформулированного на уровне 6.

Инструментовка: микро ЭВМ или микропроцессор, хотя это и не обязательно.

Для адаптивного робота, представляющего собой следящую систему, важное значение приобретает разработка способа обмена, контроллеров связи и интерфейсных блоков.