Сенсорные системы #1

Сенсорные системы общего назначения интеллектуальных роботов (ИР)

Интеллектуальное поведение требует соответствующей комплексной информации о внешней среде, в которой функционирует робот, и о его положении в этой среде. Это определяет следующие требования к сенсорному обеспечению интеллектуальных роботов:
 

- необходимость в комплексном очувствлении с помощью различных типов сенсоров;

- необходимость в интеллектуальной обработке первичной сенсорной информации для формирования модели внешней среды.

По выявляемым свойствам и параметрам сенсорные системы роботов можно разделить на следующие три группы:

1) системы, дающие общую картину окружающей среды с последующим выделением ее отдельных объектов, значимых для выполнения роботом его функций;

2) системы, определяющие различные физико-химические свойства внешней среды и ее объектов;

3) системы, определяющие координаты местоположения робота и параметры его движения, включая его координаты относительно объектов внешней среды и усилия взаимодействия с ними.

К сенсорным системам первой группы относятся системы технического зрения и различного типа локаторы. Вторая группа сенсорных систем наиболее многообразна: измерители геометрических параметров, плотности, температуры, оптических свойств, химического состава и т. д. 

Третья группа сенсорных систем определяет параметры, относящиеся к самому роботу: измерители его географических координат в пространстве от спутниковых систем до использующих магнитное поле Земли, измерители угловых координат, измерители перемещения и скорости, в том числе и относительно отдельных объектов внешней среды вплоть до фиксации соприкосновения с ними.

В составе робота все эти сенсорные системы ориентированы прежде всего на обслуживание двух исполнительных систем - передвижения и манипуляционной. Это и определяет основные требования к сенсорным системам - дальность действия, точность, быстродействие и т.д.

Сенсорные системы, используемые в системах передвижения робота, подразделяются на системы, обеспечивающие навигацию в пространстве, и системы, обеспечивающие безопасность движения (предотвращение столкновений с препятствиями и опрокидывание на уклонах, попадание в недопустимые для робота внешние условия и т.п.)

Сенсорные системы, обслуживающие манипуляторы, тоже образуют две подгруппы: системы, входящие в контур управления движением манипулятора, и системы очувствления его рабочего органа. В число последних систем часто входят размещенные у рабочего органа манипулятора системы технического зрения и датчики усилий.

Важным параметром сенсорных систем является дальность действия. Поэтому показателю сенсорные системы роботов можно разделить на контактные, ближнего, дальнего и сверхдальнего действия.

Контактные сенсорные системы применяются для очувствления рабочих органов манипуляторов и корпуса (бампера) мобильных роботов. Они позволяют фиксировать контакт с объектами внешней среды (тактильные сенсоры), измерять усилия, возникающие в месте взаимодействия (силомоментные сенсоры), определять проскальзывание объектов при их удержании захватным устройством. Контактным сенсорным системам свойственна простота, но они накладывают существенные ограничения на динамику и, прежде всего, на быстродействие управления роботом.