RU154324U1 - Устройство контроля положения и управления движением мобильных технологических машин и роботов - Google Patents

Abstract

Устройство для управления движением мобильных технологических машин и роботов, содержащее фотоэлектронный блок определения координат положения мобильной технологической машины или робота относительно заданного положения, блок управления исполнительными механизмами и лазерный передатчик, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено нейросетевым блоком обработки информации, процессором обработки изображения, установленными на поворотном блоке видеокамерой, осветителем и лазерным дальномером, выход которого подключен к нейросетевому блоку обработки информации и первому входу лазерного передатчика, а выход видеокамеры подключен посредством интерфейсного блока к процессору обработки изображения, один из выходов которого электрически связан со входом нейросетевого блока обработки информации, вход которого подключен к выходу фотоэлектронного блока определения координат, а выход соединен со входом блока управления исполнительными механизмами, причем другой выход процессора обработки изображения соединен со вторым входом лазерного передатчика, третий вход которого электрически связан с фотоэлектронным блоком определения координат.

Description

Полезная модель относится к средствам автоматического и автоматизированного управления движением мобильных технологических машин и роботов.

Известен «Мобильный робот» [Патент РФ №2210492, МПК B5J 5/00], содержащий устройство для перемещения мобильного робота по помещению, устройство для обнаружения наличия препятствия, управляющую часть, соединенную с устройством для перемещения мобильного робота и устройством для обнаружения препятствия и управляющую ими, устройство для определения текущего местоположения мобильного робота, соединенное с управляющей частью и содержащее первую обзорную телекамеру для создания изображения потолка помещения и распознавания базового знака на потолке и первую видеоплату, обрабатывающую изображение, полученное с первой обзорной телекамеры, и передающую данные в управляющую часть, и источник питания, соединенный с управляющей частью, аккумулирующий электроэнергию и питающий устройство для перемещения мобильного робота, устройство для обнаружения препятствия, устройство для определения местоположения и управляющую часть.

Однако известное устройство не позволяет перемещать объект вне помещения, так как ориентируется только на базовый знак на потолке, и не позволяет управлять им в нестационарных и неопределенных заранее условиях.

Известна система контроля положения и управления движением мини-щита для строительства мини-тоннелей (Патент RU 2405937 С1 МПК E21D 9/093, Е21с 35/24), из которой известно устройство контроля положения и управления движением мини-щита (мобильных технологических машин) для строительства мини-тоннелей, принятое за прототип, содержащее фотоприемный блок (фотоэлектронный блок определения координат), микроконтроллер, оптический передатчик (лазерный передатчик), блок управления оптическим передатчиком, устройство управления механизмами (блок управления исполнительными механизмами).

Данное устройство не обеспечивает восприятие видеоинформации об окружающей среде, автоматическую обработку и анализ изображений препятствий на пути движения в целях формирования команд управления технологической машиной или роботом.

Задачей полезной модели является разработка устройства контроля положения и управления движением мобильных технологических машин и роботов.

Техническим результатом является повышение эффективности и надежности контроля положения и управления движением мобильных технологических машин и роботов в нестационарных и неопределенных заранее условиях.

Технический результат достигается за счет того, что устройство контроля положения и управления движением мобильных технологических машин и роботов содержащее фотоэлектронный блок определения координат, блок управления исполнительными механизмами и лазерный передатчик, снабжено нейросетевым блоком обработки информации, процессором обработки изображения, установленными на поворотном блоке видеокамерой, осветителем и лазерным дальномером, выход которого подключен к нейросетевому блоку обработки информации и первому входу лазерного передатчика, а выход видеокамеры подключен посредством интерфейсного блока к процессору обработки изображения, один из выходов которого электрически связан со входом нейросетевого блока обработки информации, вход которого подключен к выходу фотоэлектронного блока определения координат, а выход соединен со входом блока управления исполнительными механизмами, другой выход процессора обработки изображения соединен со вторым входом лазерного передатчика, третий вход которого электрически связан с фотоэлектронным блоком определения координат.

На фиг. приведена функциональная схема устройства контроля положения и управления движением технологических машин и роботов.

На мобильной технологической машине или роботе 1 установлено устройство контроля положения и управления движением мобильных технологических машин и роботов 2, содержащие фотоэлектронный блок определения координат 3, блок управления исполнительными механизмами 4 и лазерный передатчик 5, также дополнительно снабжено нейросетевым блоком обработки информации 6, процессором обработки изображения 7, установленными на поворотном блоке 8 видеокамерой 9, осветителем 10 и лазерным дальномером 11, выход которого подключен к нейросетевому блоку обработки информации 6 и первому входу лазерного передатчика 5, а выход видеокамеры 9 подключен посредством интерфейсного блока 12 к процессору обработки изображения 7, один из выходов которого электрически связан со входом нейросетевого блока обработки информации 6, вход которого подключен к выходу фотоэлектронного блока определения координат, а выход соединен со входом блока управления исполнительными механизмами 4, другой выход процессора обработки изображения 7 соединен со вторым входом лазерного передатчика 5, третий вход которого электрически связан с фотоэлектронным блоком определения координат 3.

Устройство контроля положения и управления движением мобильных машин и роботов 2 обеспечивает автоматическое и дистанционное управление и работает следующим образом. Направление движения мобильной технологической машины или робота 1 задается прямым лазерным лучом, установленным на шарнирном программно-управляемом устройстве пункта управления (на фиг. не показано). Прямой лазерный луч попадает на фотодиодные матрицы фотоэлектронного блока определения координат 3 устройства контроля и управления мобильной технологической машины или робота 2. Фотоприемник (на фиг. не показано) фотоэлектронного блока определения координат 3 имеет матричную структуру, представляющую собой решетки фотоячеек, объединенных системой вертикальных и горизонтальных шин, позволяющих производить выборку выходного сигнала о координатах положения мобильной технологической машины или робота 1 относительно заданного направления. С фотоэлектронного блока определения координат 3 сигналы подаются на входы нейросетевого блока обработки информации 6 и обрабатываются в нем, а также поступают на вход лазерного передатчика 5. В случае ухода машины от заданного направления, нейросетевой блок обработки информации 6 вырабатывает сигналы управления, которые поступают на блок управления исполнительными механизмами 4 мобильной технологической машины или робота 1 для корректировки направления движения.

Автономное адаптивное управление мобильными технологическими машиной или роботом 1, осуществляется посредством установленных на поворотном блоке 8 осветителя 10, видеокамеры 9 и лазерного дальномера 11. Захват изображения осуществляет видеокамера 9, связанная через интерфейсный блок 12 с процессором обработки изображения 7, представляющим собой комплекс аппаратных и программных средств. Процессор обработки изображения 7 обрабатывает поток информации, поступающий с видеокамеры 9, и преобразует его в набор параметров, на основе которых нейросетевой блок обработки информации 6 формирует управляющие воздействия технологической машиной или роботом 1.

Определения расстояния между базовой точкой и мобильными технологической машиной или роботом 1, а также расстояния до препятствия на пути движения, производится при помощи лазерного дальномера 11, электрически связанного с нейросетевым блоком обработки информации 6 и лазерным передатчиком 5, на второй вход которого поступает информация с процессора обработки изображения 7. Лазерный передатчик 5 генерирует модулированное лазерное излучение, посредством которого по обратному лазерному лучу информация о положении мобильного объекта, его механизмов, а также внешней среде передается на вход фотоприемного блока пульта управления (на фиг. не показан). Во время движения лазерный передатчик 5 может изменять свое положение в пространстве, что может нарушить канал связи. Чтобы этого не происходило лазерный передатчик 5 монтируется на специальной платформе (на фиг. не показана), горизонтальное и вертикальное положения которой обеспечивается электроприводами, управление которыми осуществляется по информации, поступающей из фотоэлектронного блока определения координат 3.

Дистанционное управление мобильными технологической машиной или роботом 1 и обмен информацией с аппаратурой, установленной на них, осуществляет оператор с пульта управления (на фиг. не показаны). Передача и прием данных при дистанционном управлении осуществляется посредством модуляции-демодуляции лазерного луча, кодирования-декодирования и последующей программной обработки в диалоговом или автоматическом режимах.

Оператор (на фиг. не показан), находясь за пультом управления (на фиг. не показан), в диалоговом режиме осуществляет выбор требуемых команд управления. Модулированный прямой лазерный луч попадает на фотодиодные матрицы фотоэлектронного блока определения координат 3, который производит декодирование информации и передачу ее на вход нейросетевого блока обработки информации 6, а затем на вход блока управления исполнительными механизмами 4. Лазерный передатчик 5 переходит в режим передачи служебной информации по обратному лазерному лучу на вход фотоприемного блока пульта управления (на фиг. не показан).

При работе данного устройства обеспечивается повышение эффективности и надежности контроля положения и управления движением мобильных технологических машин и роботов в нестационарных и неопределенных заранее условиях, за счет восприятия видеоинформации об окружающей среде, автоматической обработки и анализа изображений препятствий на пути движения в целях формирования команд управления технологической машиной или роботом.

Claims (1)

1. Устройство для управления движением мобильных технологических машин и роботов, содержащее фотоэлектронный блок определения координат положения мобильной технологической машины или робота относительно заданного положения, блок управления исполнительными механизмами и лазерный передатчик, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено нейросетевым блоком обработки информации, процессором обработки изображения, установленными на поворотном блоке видеокамерой, осветителем и лазерным дальномером, выход которого подключен к нейросетевому блоку обработки информации и первому входу лазерного передатчика, а выход видеокамеры подключен посредством интерфейсного блока к процессору обработки изображения, один из выходов которого электрически связан со входом нейросетевого блока обработки информации, вход которого подключен к выходу фотоэлектронного блока определения координат, а выход соединен со входом блока управления исполнительными механизмами, причем другой выход процессора обработки изображения соединен со вторым входом лазерного передатчика, третий вход которого электрически связан с фотоэлектронным блоком определения координат.

   

Images