RU2557085C1 - Apparatus for controlling robotic vehicle - Google Patents
Apparatus for controlling robotic vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557085C1 RU2557085C1 RU2014121667/07A RU2014121667A RU2557085C1 RU 2557085 C1 RU2557085 C1 RU 2557085C1 RU 2014121667/07 A RU2014121667/07 A RU 2014121667/07A RU 2014121667 A RU2014121667 A RU 2014121667A RU 2557085 C1 RU2557085 C1 RU 2557085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transceiver
- narrow
- broadband
- operator
- robotic vehicle
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехническим устройствам управления роботизированным транспортным средством (РТС), например, перемещающимся в трубопроводе и имеющим манипуляторы, смонтированные на тележках, и может быть использовано для телеинспекции внутренней поверхности трубопровода, туннеля метро, подвальных помещений (подземных гаражей) и т.п.The invention relates to radio-technical devices for controlling a robotic vehicle (RTS), for example, moving in a pipeline and having manipulators mounted on carts, and can be used for tele-inspection of the inner surface of a pipeline, a subway tunnel, basements (underground garages), etc.
Известно устройство управления роботизированным транспортным средством, входящее в состав газопроводной автоматизированной инспекционной системы, содержащее широкополосный приемопередатчик оператора, оснащенный всенаправленной антенной и пультом управления, широкополосный приемопередатчик роботизированного транспортного средства, оснащенный всенаправленной антенной и исполнительными элементами, причем широкополосные приемопередатчики соответственно соединены с пультом управления и исполнительными элементами шиной интерфейса типа TCP/IP, например стандарта 802.11b. (US, №6697710).A control device for a robotic vehicle is known, which is part of a gas pipeline automated inspection system containing a broadband operator transceiver equipped with an omnidirectional antenna and a control panel, a broadband transceiver of a robotic vehicle equipped with an omnidirectional antenna and actuators, wherein the broadband transceivers are respectively connected to the control panel and executive bus interface elements Type TCP / IP, for example, 802.11b. (US, No. 6697710).
В этом техническом решении средство перемещения выполнено в виде самоходного поезда, собранного из отдельных модулей, цилиндрообразной формы и связанных между собой шарнирно, приводы ходовых механизмов каждого из модулей выполнены из магнитов и электромагнитных катушек, камеры и светильники установлены на торце крайних модулей. Устройство управления работает на частоте 2,4 гГц, имеет на приемопередатчиках по одной антенне с круговой диаграммой направленности.In this technical solution, the moving means is made in the form of a self-propelled train assembled from separate modules of a cylindrical shape and pivotally connected to each other, the drives of the running mechanisms of each of the modules are made of magnets and electromagnetic coils, cameras and lamps are installed at the end of the extreme modules. The control device operates at a frequency of 2.4 GHz, has a single antenna with a circular radiation pattern on transceivers.
Преимуществами этой системы являются: возможность поворота робота и его перемещения в изгибах трубы; возможность управления роботом и регистрации данных оператором снаружи трубопровода при передвижении робота внутри трубы, большая протяженность телеинспекции, не ограниченная длиной кабеля.The advantages of this system are: the ability to rotate the robot and move it in the bends of the pipe; the ability to control the robot and register data by the operator outside the pipeline when moving the robot inside the pipe, a large length of the television inspection, not limited by the length of the cable.
Ограничением этого технического решения являются: небольшие диаметры от 150 мм до 220 мм инспектируемых трубопроводов из-за применения электромагнитного привода перемещения посредством отдельных модулей. По сути, стенка трубопровода является корпусом устройства управления - своеобразным волноводом, не вызывающим переотражений и интерференции радиоволн, поэтому возможно использование всенаправленной антенны. Технические возможности такой конфигурации позволяют управлять РТС на расстояниях до 500 м. При увеличении дальности, а также при движении РТС происходит увеличение количества ошибок в канале управления, а иногда и временные замирания сигнала. Известное устройство не может использоваться в трубопроводах больших диаметров, а также в туннелях и подвальных помещениях из-за возникающих в них переотражений радиоволн.A limitation of this technical solution is: small diameters from 150 mm to 220 mm of inspected pipelines due to the use of an electromagnetic displacement drive through separate modules. In fact, the wall of the pipeline is the body of the control device - a kind of waveguide that does not cause re-reflections and interference of radio waves, so it is possible to use an omnidirectional antenna. The technical capabilities of this configuration make it possible to control the RTS at distances of up to 500 m. With an increase in the range, as well as with the movement of the RTS, there is an increase in the number of errors in the control channel, and sometimes temporary fading of the signal. The known device cannot be used in pipelines of large diameters, as well as in tunnels and basements due to the re-reflections of radio waves arising in them.
Известен мобильный робот, содержащий размещенные в корпусе устройства для перемещения робота, блок обнаружения препятствия, блок определения текущего местоположения робота и блок наблюдения за пространством перед роботом, соединенные посредством соответствующих информационных каналов с блоком управления, источник питания, соединенный первыми выводами с соответствующими выводами блока обнаружения препятствия, блока определения текущего местоположения робота и блока наблюдения за пространством перед роботом, подключенного входом к выходу по меньшей мере одной камеры наблюдения, установленной на корпусе устройства для перемещения робота. Робот имеет перемещающееся средство с размещенными на нем станцией мобильной связи, выполненной с возможностью доступа в Интернет, и пультом дистанционного управления, выполненным в виде по меньшей мере одного персонального компьютера, соединенного информационным каналом со станцией мобильной связи. Устройство для перемещения робота выполнено в виде самодвижущейся тележки, которая кинематически связана с перемещающимся средством, на осях ведущих колес самодвижущейся тележки размещены приводные элементы двигателей постоянного тока, которые выводами связаны со вторыми выводами источника питания, а управляющими входами - с выходами блока управления, на дисках ведомых колес самодвижущейся тележки установлены фотоимпульсные датчики, соединенные выходами с входами блока определения пройденного роботом расстояния, и акселерометры, подключенные выходами к входам блока измерения ускорения при движении робота, блок обнаружения препятствия снабжен установленными на корпусе самодвижущейся тележки по меньшей мере одним передатчиком ультразвукового сигнала и по меньшей мере одним приемником ультразвукового сигнала. Блок определения пройденного роботом расстояния и блок измерения ускорения при движении робота размещены на корпусе самодвижущейся тележки и связаны своими выводами с третьими выводами источника питания, а блок управления дополнительными информационными каналами соединен с блоком определения пройденного роботом расстояния, блоком измерения ускорения при движении робота, станцией мобильной связи и по меньшей мере одним персональным компьютером, причем источник питания четвертыми выводами соединен с соответствующими выводами станции мобильной связи и по меньшей мере одного персонального компьютера (RU, №2274543).Known mobile robot containing placed in the housing of the device for moving the robot, an obstacle detection unit, a unit for determining the current location of the robot and a unit for observing the space in front of the robot, connected via corresponding information channels to the control unit, a power source connected to the first terminals with the corresponding terminals of the detection unit obstacles, a unit for determining the current location of the robot and a unit for observing the space in front of the robot connected to the input output of the at least one surveillance camera mounted on the chassis for moving the robot. The robot has a moving means with a mobile station located on it, configured to access the Internet, and a remote control made in the form of at least one personal computer connected by an information channel to the mobile station. The device for moving the robot is made in the form of a self-moving trolley, which is kinematically connected with a moving means, on the axes of the driving wheels of the self-moving trolley there are drive elements of DC motors, which are connected to the second terminals of the power source by the leads, and the control inputs - to the outputs of the control unit, on the disks driven wheels of a self-propelled truck mounted photopulse sensors connected by outputs to the inputs of the unit for determining the distance traveled by the robot, and accelerometers, p Connected by the outputs to the inputs of the acceleration measuring unit during the movement of the robot, the obstacle detection unit is equipped with at least one ultrasonic signal transmitter and at least one ultrasonic signal receiver mounted on the housing of the self-propelled cart. The unit for determining the distance traveled by the robot and the unit for measuring acceleration when the robot is moving are placed on the body of the self-moving carriage and connected with its conclusions to the third terminals of the power source, and the control unit for additional information channels is connected to the unit for determining the distance traveled by the robot, the unit for measuring acceleration during robot movement, and a mobile station communication and at least one personal computer, and the power source of the fourth conclusions connected to the corresponding conclusions of the station and mobile communications and at least one personal computer (RU, No. 2274543).
В описании к этому изобретению оговаривается, что этот робот может использоваться для диагностики трубопроводов, скрытых полостей, подземных коммуникаций при наличии неагрессивной среды.The description of this invention stipulates that this robot can be used to diagnose pipelines, hidden cavities, underground utilities in the presence of a non-aggressive medium.
Преимуществом этого устройства является возможность управления роботом с удаленного расстояния посредством сети Интернет, поскольку известный мобильный робот представляет собой самодвижущуюся тележку с прицепом, на котором имеется пульт дистанционного управления в виде ПК (ноутбука) с подсоединенным к нему сотовым телефоном (станция мобильной связи), имеющим доступ в Интернет. Компьютер, через который происходит управление за несколько сотен или тысяч километров, имеет тоже доступ в Интернет при помощи сотового телефона.The advantage of this device is the ability to control the robot from a remote distance via the Internet, since the well-known mobile robot is a self-propelled cart with a trailer on which there is a remote control in the form of a PC (laptop) with a cell phone connected to it (mobile communication station) having Internet access. A computer through which control takes place over several hundred or thousands of kilometers also has Internet access using a cell phone.
Однако применение такого робота для инспекции трубопровода нецелесообразно, т.к. при перемещении робота внутри трубы стенка трубопровода является экранирующей и установить устойчивую связь мобильной станции (сотового телефона) по сети Интернет при нахождении робота внутри трубы практически невозможно.However, the use of such a robot for pipeline inspection is impractical because when moving the robot inside the pipe, the pipeline wall is shielding and it is almost impossible to establish stable communication of the mobile station (cell phone) over the Internet when the robot is inside the pipe.
Известно устройство управления роботизированным транспортным средством, входящее в состав робототехнической системы инспекции трубопровода, содержащее узкополосный приемопередатчик оператора, оснащенный всенаправленной антенной и пультом управления со средствами отображения, узкополосный приемопередатчик роботизированного транспортного средства, оснащенный всенаправленной антенной и исполнительными элементами (RU, U1, №133896).A control device for a robotic vehicle is known, which is part of a robotic pipeline inspection system containing a narrow-band operator transceiver equipped with an omnidirectional antenna and a control panel with display means, a narrow-band transceiver of a robotic vehicle equipped with an omnidirectional antenna and actuators (RU, U1, No. 133896) .
В этом устройстве используется передача и прием сигналов по узкополосному каналу связи.This device uses the transmission and reception of signals over a narrowband communication channel.
Преимуществом этого устройства является возможность обеспечения устойчивой радиосвязи для трубопроводов больших диаметров.The advantage of this device is the ability to provide stable radio communications for large diameter pipelines.
Однако при телеинспекции протяженных ограниченных сред, таких как шахты, тоннели, коллекторы, подземные помещения и расположенные в них коммуникации, возникают проблемы поддерживания сохранения устойчивой радиосвязи из-за интерференционных искажений радиосигналов.However, during the television inspection of extended limited environments, such as mines, tunnels, collectors, underground rooms and the communications located in them, problems arise in maintaining a stable radio communication due to interference distortion of radio signals.
Известно устройство управления роботизированным транспортным средством, входящее в состав робота в виде тележки и содержащее узкополосный приемопередатчик оператора, оснащенный антенной и пультом управления со средствами отображения, узкополосный приемопередатчик роботизированного транспортного средства, оснащенный антенной и исполнительными элементами, котроллеры, которые соответственно служат для управления приемниками и передатчиками узкополосного приемопередатчика оператора и узкополосного приемопередатчика роботизированного транспортного средства. (US №5736821).A control device for a robotic vehicle is known, which is part of a robot in the form of a truck and contains a narrow-band operator transceiver equipped with an antenna and a control panel with display means, a narrow-band transceiver of a robotic vehicle equipped with an antenna and actuators, controllers that respectively serve to control receivers and narrow-band transmitter transmitters of the operator and narrow-band transceiver of robots nnogo vehicle. (US No. 5736821).
В этом устройстве узкополосные приемопередатчики оператора и роботизированного транспортного средства оснащены двумя антеннами линейной поляризации: одной антенной - горизонтальной для передачи команд управления и телеметрии, а другой - вертикальной для передачи сигналов изображений. Кроме того, используются средства для поддержания горизонтального и вертикального положения антенн при крене тележки. Для того чтобы уменьшить искажения сигналов, связанные с интерференцией радиоволны, предложено использовать частоты меньшие, чем частота среза волновода - стенки корпуса трубы, например для диаметра трубы 10 см, меньшие 1,758 ГГц, при этом боковые патрубки отводов газового трубопровода, с диаметром меньшим 10 см, не оказывают влияния на устойчивость радиопередачи и радиоприема.In this device, the narrow-band transceivers of the operator and the robotic vehicle are equipped with two linear polarization antennas: one antenna is horizontal for transmitting control commands and telemetry, and the other is vertical for transmitting image signals. In addition, means are used to maintain the horizontal and vertical position of the antennas when the cart is tilted. In order to reduce signal distortion associated with the interference of the radio wave, it is proposed to use frequencies lower than the cutoff frequency of the waveguide — the walls of the pipe body, for example, for a pipe diameter of 10 cm, less than 1.758 GHz, while the lateral branch pipes of the gas pipe branches with a diameter of less than 10 cm , do not affect the stability of radio transmission and reception.
Однако специалистам понятно, что при увеличении диаметра основного трубопровода или при телеинспекции замкнутых пространств сложной формы ввиду переотражений радиосигнала все равно возникают интерференционные искажения. Кроме того, использование двух антенн для раздельного приема команд телеуправления и потокового видео усложняет конструкцию при применении узкополосных приемопередатчиков.However, it will be appreciated by those skilled in the art that with an increase in the diameter of the main pipeline or with the television inspection of confined spaces of complex shape, interference distortions still occur due to re-reflections of the radio signal. In addition, the use of two antennas for the separate reception of telecontrol commands and video streaming complicates the design when using narrow-band transceivers.
Наиболее близким является устройство управления роботизированным транспортным средством, содержащее узкополосный приемопередатчик оператора, оснащенный антенной и пультом управления со средствами отображения, узкополосный приемопередатчик роботизированного транспортного средства, оснащенный антенной и исполнительными элементами, широкополосный приемопередатчик оператора и широкополосный приемопередатчик роботизированного транспортного средства, каждый из которых оснащен антенной, контроллеры, которые выполнены обеспечивающими подключение узкополосных и широкополосных приемопередатчиков оператора и роботизированного транспортного средства, соответственно один контроллер соединен шиной обмена данными с пультом управления со средствами отображения, а другой - с исполнительными элементами (RU, №2210491).The closest is a robotic vehicle control device comprising a narrow-band operator transceiver equipped with an antenna and a control panel with display means, a narrow-band robot transceiver equipped with an antenna and actuators, a broadband operator transceiver and a broadband robot transceiver, each equipped with an antenna the controllers that are implemented provide connection of narrowband and broadband transceivers operator and robotic vehicle respectively one controller coupled to the bus of data exchange with a remote control with display means, and the other - with the actuating elements (RU, №2210491).
В этом устройстве узкополосные приемопередатчики служат только для передачи команд, а широкополосные приемопередатчики - для передачи исключительно видеоизображения, а не команд, поэтому известное устройство не позволяет компенсировать интерференционные искажения протяженных ограниченных сред, таких как: внутренней поверхности разветвленного трубопровода с подключенным оборудованием, туннеля метро, подвальных помещений.In this device, narrow-band transceivers serve only to transmit commands, and broadband transceivers serve only to transmit video images, not commands, therefore, the known device does not allow to compensate for interference distortions of extended limited media, such as: the inner surface of a branched pipeline with connected equipment, the subway tunnel, basement premises.
Решаемая изобретением задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик при телеинспекции в протяженных ограниченных средах.The problem solved by the invention is the improvement of technical and operational characteristics during television inspection in extended limited environments.
Технический результат, который получен при выполнении изобретения, - повышение надежности устройства за счет уменьшения влияния интерференционных искажений сигнала и улучшения достоверности передачи и приема команд телеуправления, телеметрии и потокового видео.The technical result that is obtained by carrying out the invention is to increase the reliability of the device by reducing the influence of interference distortion of the signal and improving the reliability of the transmission and reception of telecontrol, telemetry and video streaming commands.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве управления роботизированным транспортным средством, содержащим узкополосный приемопередатчик оператора, оснащенный антенной и пультом управления со средствами отображения, узкополосный приемопередатчик роботизированного транспортного средства, оснащенный антенной и исполнительными элементами, широкополосный приемопередатчик оператора и широкополосный приемопередатчик роботизированного транспортного средства, каждый из которых оснащен антенной, контроллеры, которые выполнены обеспечивающими подключение шинами узкополосных и широкополосных приемопередатчиков оператора и роботизированного транспортного средства, соответственно один контроллер соединен шиной обмена данными с пультом управления со средствами отображения, а другой - с исполнительными элементами, согласно изобретению антенны узкополосного приемопередатчика оператора и узкополосного приемопередатчика роботизированного транспортного средства выполнены всенаправленными, каждый широкополосный приемопередатчик оператора и широкополосный приемопередатчик роботизированного транспортного средства оснащен двумя узконаправленными антеннами и снабжен сумматором/разветвителем, вход/выход широкополосного приемопередатчика соединен с двумя узконаправленными антеннами через сумматор/разветвитель, причем ширина α диаграммы направленности узконаправленной антенны - α≤180°, а расстояние L между узконаправленными антеннами - L>α.To solve the problem with achieving the specified technical result in a known control device for a robotic vehicle containing a narrowband operator transceiver equipped with an antenna and a control panel with display means, a narrowband transceiver of a robotic vehicle equipped with an antenna and actuators, a broadband operator transceiver and a broadband robotic transceiver vehicle, each of k of which is equipped with an antenna, controllers that are configured to connect the narrow-band and broadband transceivers of the operator and the robotic vehicle, respectively, one controller is connected by a data exchange bus to the control panel with display means, and the other to actuators, according to the invention of the narrow-band transceiver of the operator and narrow-band robotic vehicle transceiver are omnidirectional, each wide the operator’s broadband transceiver and the robotic vehicle’s broadband transceiver is equipped with two narrowly directional antennas and is equipped with an adder / splitter, the broadband transceiver input / output is connected to two narrowly directional antennas through the adder / splitter, with the narrow-beam antenna width α being α ≤180 °, and the distance L ≤180 °, and the distance L ≤180 °, and the distance L between narrowly directed antennas - L> α.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:Additional embodiments of the device are possible, in which it is advisable that:
- каждый из контроллеров был соединен с узкополосными приемопередатчиками шиной последовательного интерфейса RS232, или RS422, или RS485, или LON, или KAN;- each of the controllers was connected to narrow-band transceivers by a serial interface bus RS232, or RS422, or RS485, or LON, or KAN;
- каждый из контроллеров соединен с широкополосными приемопередатчиками шиной интерфейса типа TCP/IP - Ethernet, или IEEE 802.11, или Wireless Ethernet, или SLIP, или Token Ring, или ATM, или MPLS.- each of the controllers is connected to broadband transceivers by an interface bus such as TCP / IP - Ethernet, or IEEE 802.11, or Wireless Ethernet, or SLIP, or Token Ring, or ATM, or MPLS.
Указанные преимущества изобретения, а также его особенности поясняются с помощью вариантов реализации со ссылками на прилагаемые чертежи.The indicated advantages of the invention, as well as its features, are explained using embodiments with reference to the accompanying drawings.
Фиг. 1 изображает обобщенную функциональную схему устройства;FIG. 1 depicts a generalized functional diagram of a device;
Фиг. 2 - то же, что фиг. 1, при использовании в широкополосных приемопередатчиках двух узконаправленных антенн;FIG. 2 is the same as FIG. 1, when two narrowly oriented antennas are used in broadband transceivers;
Фиг. 3 - блок-схему алгоритма работы контроллера, в режиме передачи;FIG. 3 - a block diagram of the algorithm of the controller in transmission mode;
Фиг. 4 - то же, что фиг. 3, в режиме приема.FIG. 4 is the same as FIG. 3, in reception mode.
Устройство управления роботизированным транспортным средством (фиг. 1) содержит узкополосный приемопередатчик 1 оператора, оснащенный антенной 2 и пультом 3 управления со средствами 4 отображения (соединенные между собой известным образом, например, как в RU, №13389, по шине 5 обмена данными интерфейса RS-485 или как в US, №5736821) и узкополосный приемопередатчик 1 роботизированного транспортного средства (РТС), оснащенный антенной 2 и исполнительными элементами 6. Контроллеры 7 соответственно служат для управления приемниками и передатчиками узкополосного приемопередатчика 1 оператора и узкополосного приемопередатчика 1 роботизированного транспортного средства. Узкополосные приемопередатчики 1 и антенны 2 для оператора и для роботизированного транспортного средства выполнены идентичными.The control device of a robotic vehicle (Fig. 1) contains a narrow-
Антенны 2 узкополосного приемопередатчика 1 оператора и узкополосного приемопередатчика 2 РТС выполнены всенаправленными (с круговой диаграммой направленности). Устройство имеет широкополосный приемопередатчик 8 оператора и широкополосный приемопередатчик 8 РТС. Каждый из широкополосных приемопередатчиков 8 оснащен по меньшей мере одной узконаправленной антенной 9 и контроллером 7, выполненными идентичными. Контроллеры 7 выполнены обеспечивающими подключение узкополосных приемопередатчиков 1 и широкополосных приемопередатчиков 8. Соответственно один контроллер 7 соединен шиной 5 обмена данными с пультом 3 управления со средствами 4 отображения, а другой контроллер 7 - с исполнительными элементами 6. Каждый из контроллеров соединен шиной 10 последовательного интерфейса типа RS232 с узкополосными приемопередатчиками 1, а шиной 11 интерфейса типа TCP/IP - с широкополосными приемопередатчиками 7.
Для уменьшения влияния интерференционных искажений сигнала ширина α диаграммы направленности узконаправленной антенны 9 выбрана удовлетворяющей: α≤180°.To reduce the influence of interference distortion of the signal, the width α of the radiation pattern of a narrowly directed
Шиной 10 последовательного интерфейса может быть RS232, или RS422, или RS485, или LON, или KAN.The
Шиной 11 интерфейса типа TCP/IP может быть Ethernet, или IEEE 802.11, или Wireless Ethernet, или SLIP, или Token Ring, или ATM, или MPLS.The
В устройстве (фиг. 2) каждый широкополосный приемопередатчик 7 снабжен двумя узконаправленными антеннами 9 и сумматором/разветвителем 12. Вход/выход широкополосного приемопередатчика 8 соединен с двумя узконаправленными антеннами 9 через сумматор/разветвитель 12.In the device (Fig. 2), each
Для исключения взаимного влияния узконаправленных антенн 9 расстояние L между узконаправленными антеннами 9 выбрано: L>α, где α - ширина диаграммы направленности узконаправленной антенны 9.To exclude the mutual influence of narrowly directed
Работает устройство управления роботизированным транспортным средством (фиг.1) следующим образом.The control device of the robotic vehicle (Fig. 1) operates as follows.
Команда с пульта 3 управления (манипулятор «мышь», джойстик, трекбол, клавиатура и т.п.) со средствами 4 отображения (монитор, сенсорный экран) реорганизуется цифровым преобразователем пульта 3 в стандартный протокол и в виде кодовой посылки в формате, позволяющем определить наличие ошибки, поступает по шине 5 обмена данными в устройство ввода контроллера 7. Контроллер 7 при передаче команд функционирует в режиме репликатора порта (фиг. 3). При этом (аналогично US, №5736821) контроллер 7 подключает передатчики узкополосного приемопередатчика 1 и широкополосного приемопередатчика 8 к шине 10 последовательного интерфейса типа RS232 с несущими частотами 433, или 466, или 833 мГц командных сигналов и к шине 11 интерфейса типа TCP/IP с несущими частотами 2, 4 или 5,2 гГц.The command from the control panel 3 (the mouse, joystick, trackball, keyboard, etc.) with the means of 4 displays (monitor, touch screen) is reorganized by the digital converter of the console 3 into a standard protocol and in the form of a code message in a format that allows you to define the presence of an error enters via the
Как при передаче, так и приеме радиосигналов шиной 10 последовательного интерфейса может быть RS232, или RS422, или RS485, или LON, или KAN и др., а шиной 11 интерфейса типа TCP/IP может быть Ethernet, или IEEE 802.11, или Wireless Ethernet, или SLIP, или Token Ring, или ATM, или MPLS и др.Both when transmitting and receiving radio signals, the
Радиочастотные сигналы на упомянутых частотах излучаются в направлении РТС всенаправленной антенной 2 (с круговой диаграммой направленности) узкополосного приемопередатчика 1 и узконаправленной антенной 9 (α≤180°) широкополосного приемопередатчика 8 оборудования оператора. Поскольку несущие частоты узкополосного и широкополосного каналов значительно различаются между собой, то всенаправленная антенна 2 узкополосного приемопередатчика 1 РТС принимает сигналы узкополосного приемопередатчика 1 оборудования оператора, а узконаправленная антенна 9 широкополосного приемопередатчика 8 РТС - широкополосного приемопередатчика 8 оборудования оператора. Информация о направленной команде от АЦП приемника узкополосного приемопередатчика 1 и от АЦП приемника широкополосного приемопередатчика 8 по шине 10 последовательного интерфейса типа RS232 и по шине 11 интерфейса типа TCP/IP поступает соответственно на контроллер 7.Radio-frequency signals at the mentioned frequencies are emitted in the direction of the RTS omnidirectional antenna 2 (with a circular radiation pattern) of narrow-
В режиме приема контроллер 7 (фиг. 1) работает по следующему алгоритму (фиг. 4).In the receive mode, the controller 7 (Fig. 1) operates according to the following algorithm (Fig. 4).
Сигналы команд по шинам 10 и 11 поступают в блок сигнатур команд, где они сравниваются с шаблонами сигнатур. В случае отсутствия ошибок и совпадения принятой команды с шаблоном, команда считается истинной. Блоки принятия решений «Сигнатуры совпадают?» имеют два выхода. В случае принятия решения «Нет» осуществляется выход из алгоритма, сигналы не поступают к исполнительным элементам 6, но направляются в блок формирования команды невыполнения, которая от контроллера 7 РТС по шинам 10 и 11 соответственно передается к ЦАП передатчиков узкополосного приемопередатчика 1 и широкополосного приемопередатчика 8 РТС. Узкополосный приемопередатчик 1 и широкополосный приемопередатчик 8 РТС направляет сообщение о невыполнении оборудованию оператора (фиг. 1).The command signals on
В случае наличия информации «Да» (фиг. 3) на выходе одного из блоков принятия решения и «Нет» - на выходе другого блока принятия решения, хотя бы один из сигналов «Да» поступает на вход блока, выполняющего функцию «ИЛИ», с выхода которого действующая команда направляется к исполнительным элементам. В случае наличия информации «Да» на выходах обоих блоков принятия решения контроллер 7 реализует функцию типа оператора «исключительное ИЛИ». С целью повышения быстродействия и увеличения надежности управления приоритетными являются данные, поступившие от широкополосного канала.If there is information “Yes” (Fig. 3) at the output of one of the decision blocks and “No” at the output of another decision block, at least one of the “Yes” signals is input to the block that performs the “OR” function, from the output of which the current team is sent to the executive elements. If there is information “Yes” at the outputs of both decision blocks, the
Данные алгоритмы (фиг. 3, 4) реализованы на контроллере sbRIO с помощью программного обеспечения LabVIEW.These algorithms (Fig. 3, 4) are implemented on the sbRIO controller using LabVIEW software.
Исполнительными элементам 6 (фиг. 1) являются приводы колес, приводы телекамер, осветительное оборудование и т.п. После отработки команды, поступившей шине 5 обмена данными, аналогично выше описанному для оборудования оператора в режиме передачи, цифровыми преобразователями исполнительных элементов 6 формируется команда о выполнении, которая реорганизуется в стандартный протокол и в виде кодовой посылки по шине 5 обмена данными поступает в контроллер 7 РТС. В режиме передачи контроллер 7 РТС функционирует в соответствии с алгоритмом (фиг. 3). По шинам 10, 11 сигнал о выполненной команде соответственно поступает на передатчики узкополосного приемопередатчика 1 и широкополосного приемопередатчика 8 РТС и передается оборудованию оператора всенаправленной антенной 2 и узконаправленной антенной 9 РТС.Executive elements 6 (Fig. 1) are wheel drives, camera drives, lighting equipment, etc. After working out the command received by the
При приеме радиосигналов о выполнении команд узкополосным приемопередатчиком 1 и широкополосным приемопередатчиком 8 оборудования оператора контроллер 7 работает точно в соответствии с алгоритмом фиг. 3, а «исполнительными элементами» в этой блок-схеме являются пульт 3 управления со средствами 4 отображения. Аналогично обрабатывается команда невыполнения. При поступлении команды о невыполнении исполнительным элементом 6 заданного действия от контроллера 7 РТС, в отличие от других известных устройств оператор имеет возможность использовать, например, команды: «вперед», «назад», «поворот» и т.п., пока не будет достигнута устойчивая радиосвязь хотя бы по одному из каналов.When receiving radio signals about the execution of commands by a narrow-
Таким образом, поскольку используется практически функционально идентичное оборудование оператора и РТС для управления, в которых контроллеры 7 работают по одинаковым алгоритмам, а также за счет использования двух каналов передачи данных - узкополосного и широкополосного, в которых каждый из каналов имеет значительно разнящиеся частоты, и так как применяются узкополосные приемопередатчики 1 с всенаправленными антеннами 2 и широкополосные приемопередатчики 8 с узконаправленными антенными 9 как для оборудования оператора, так и для РТС, то удается повысить надежность устройства за счет уменьшения влияния интерференционных искажений сигнала в различных протяженных средах, являющихся своеобразным корпусом устройства (трубопроводы больших диаметров, шахты, тоннели, коллекторы, подземные помещения и расположенные в них коммуникации), и улучшить достоверность передачи и приема команд телеуправления, телеметрии и потокового видео.Thus, since it uses practically functionally identical equipment of the operator and the RTS for control, in which the
Как показали исследования, повысить надежность устройства и улучшить достоверность передачи и приема можно, если каждый широкополосный приемопередатчик 7 снабжен двумя узконаправленными антеннами 9 и сумматором/разветвителем 12 (фиг. 2). Вход/выход широкополосного приемопередатчика 8 соединен с двумя узконаправленными антеннами 9 через сумматор/разветвитель 12. При использовании двух узконаправленных антенн 9 расстояние L между узконаправленными антеннами 9 может быть выбрано: L>α, где α - ширина диаграммы направленности узконаправленной антенны 9, при этом исключается взаимное влияние этих антенн.As studies have shown, it is possible to increase the reliability of the device and improve the reliability of transmission and reception if each
Устройство (фиг. 2) работает точно так же, как устройство управления роботизированным транспортным средством (фиг. 1). Пассивные сумматоры и разветвители (за исключением направленных ответвителей НО) являются взаимными устройствами многополюсниками, т.е. сумматор может использоваться в качестве разветвителя (сплитера), и наоборот. В режиме передачи радиосигнала оборудованием оператора сумматор/разветвитель 12 является разветвителем и выход передатчика широкополосного приемопередатчика 8 подсоединен синфазно к двум узконаправленным антеннам 9, которые излучают высокочастотный сигнал от оборудования оператора в направлении к РТС. А в режиме приема радиосигнала сумматор/разветвитель 12 является сумматором и вход приемника широкополосного приемопередатчика 8 подсоединен к двум узконаправленным антеннам 9, которые принимают высокочастотный сигнал от РТС. Аналогично работает и сумматор/разветвитель 12 РТС.The device (Fig. 2) works exactly the same as the control device of a robotic vehicle (Fig. 1). Passive adders and splitters (with the exception of directional NO couplers) are reciprocal multipole devices, i.e. the adder can be used as a splitter (splitter), and vice versa. In the transmission mode of the radio signal by the operator’s equipment, the adder / splitter 12 is a splitter and the output of the transmitter of the
В результате проведенных испытаний было получено, что использование узкополосного канала не уменьшает количества ошибок в широкополосном канале, а уменьшает последствия от эффекта замирания в нем сигнала. Соответственно, повышается надежность устройства управления. А количество ошибок уменьшается с помощью использования широкополосных приемопередатчиков 8 (например, многоантенных, с различной поляризацией и в различных диапазонах).As a result of the tests, it was found that the use of a narrow-band channel does not reduce the number of errors in the broadband channel, but reduces the consequences of the effect of signal fading in it. Accordingly, the reliability of the control device is increased. And the number of errors is reduced by using broadband transceivers 8 (for example, multi-antenna, with different polarization and in different ranges).
Кроме того, специалистам понятно, что для повышения надежности передачи и приема команд устройством в оборудовании оператора могут использоваться по меньшей мере два отдельных широкополосных приемопередатчика 8, каждый из которых имеет по две узконаправленные антенны 9, и два отдельных широкополосных приемопередатчика 8 для РТС с такими же антеннами, работающих на разных несущих частотах, например 2,4 ГГц и 5,2 ГГц.In addition, it will be appreciated by those skilled in the art that at least two
Изобретение не исключает других технических усовершенствований, а объем патентных притязаний в целом представлен в независимом пункте формулы изобретения.The invention does not exclude other technical improvements, and the scope of patent claims is generally presented in an independent claim.
Наиболее успешно заявленное устройство управления роботизированным транспортным средством промышленно применимо для проведения телеинспекции подводных или подземных участков магистральных трубопроводов больших диаметров, а также шахт, тоннелей, коллекторов, подземных помещений с расположенными в них коммуникациями, и других протяженных объектов с ограниченным сложным поперечным сечением.The most successfully declared robotic vehicle control device is industrially applicable for conducting a television inspection of underwater or underground sections of large trunk pipelines, as well as mines, tunnels, collectors, underground rooms with communications located in them, and other extended objects with a limited complex cross section.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014121667/07A RU2557085C1 (en) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | Apparatus for controlling robotic vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014121667/07A RU2557085C1 (en) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | Apparatus for controlling robotic vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2557085C1 true RU2557085C1 (en) | 2015-07-20 |
Family
ID=53611660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014121667/07A RU2557085C1 (en) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | Apparatus for controlling robotic vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557085C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2210491C2 (en) * | 2000-11-22 | 2003-08-20 | Самсунг Кванджу Электроникс Ко., Лтд. | Mobile robot system using high-frequency module |
RU2424105C2 (en) * | 2008-11-28 | 2011-07-20 | Валерий Александрович Бимаков | Device for controlling autonomous robot |
RU2424891C1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-07-27 | Государственное учебно-научное учреждение Научно-исследовательский институт механики МГУ | Transport robot |
RU115109U1 (en) * | 2011-09-13 | 2012-04-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | PERSONNEL AND CARGO MONITORING SYSTEM BASED ON A SELF-ORGANIZING WIRELESS NETWORK |
RU2454314C2 (en) * | 2010-04-23 | 2012-06-27 | Государственное учебно-научное учреждение Научно-исследовательский институт механики МГУ | Transportation robot having on-board location system (versions) |
-
2014
- 2014-05-28 RU RU2014121667/07A patent/RU2557085C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2210491C2 (en) * | 2000-11-22 | 2003-08-20 | Самсунг Кванджу Электроникс Ко., Лтд. | Mobile robot system using high-frequency module |
RU2424105C2 (en) * | 2008-11-28 | 2011-07-20 | Валерий Александрович Бимаков | Device for controlling autonomous robot |
RU2424891C1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-07-27 | Государственное учебно-научное учреждение Научно-исследовательский институт механики МГУ | Transport robot |
RU2454314C2 (en) * | 2010-04-23 | 2012-06-27 | Государственное учебно-научное учреждение Научно-исследовательский институт механики МГУ | Transportation robot having on-board location system (versions) |
RU115109U1 (en) * | 2011-09-13 | 2012-04-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | PERSONNEL AND CARGO MONITORING SYSTEM BASED ON A SELF-ORGANIZING WIRELESS NETWORK |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TCP/IP https://ru.wikipedia.org/wiki/TCP/IP. RS232 https://ru.wikipedia.org/wiki/RS-232. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101399596B (en) | Method for utilizing ehf repeaters for detecting and/or tracking an entity | |
JP2005086262A (en) | Radio relay robot | |
CN102508237A (en) | Angle tracking system | |
JP4554485B2 (en) | Leaky coaxial cable system | |
CN109906560B (en) | Vehicle performing wireless communication and communication method thereof | |
RU2557085C1 (en) | Apparatus for controlling robotic vehicle | |
Herschfelt et al. | Vehicular rf convergence: Simultaneous radar, communications, and pnt for urban air mobility and automotive applications | |
KR100443953B1 (en) | Apparatus and method for estimating the relative position by radio frequency | |
Masson et al. | Radio wave propagation in curved rectangular tunnels at 5.8 GHz for metro applications | |
JP2008282188A (en) | Communication system | |
JP2007256051A (en) | Mobile unit position detection method | |
KR101517904B1 (en) | Bean forming device for operating pattern of train and the method thereof | |
CN105554840A (en) | Optimum relay position searching method and system based on reverse compensation mechanism | |
Zhao et al. | An automatic tracked robot chain system for gas pipeline inspection and maintenance based on wireless relay communication | |
JP2006170698A (en) | Device for estimating azimuth of radio station, device for estimating azimuth of radio station and emitting radio wave, and method of estimating azimuth of radio station | |
JP2013101093A (en) | Position detection device | |
CN104269659A (en) | Multi-antenna structure for wireless positioning and designing method thereof | |
JPH10266575A (en) | Autonomous mobile robot for construction | |
JP5218221B2 (en) | Antenna installation method, communication apparatus and communication system in MIMO communication system | |
KR102171744B1 (en) | The Mobile Unmanned Monitoring Robot Using CRA | |
RU2005114592A (en) | RADIO COMMUNICATION METHOD AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
JP6273787B2 (en) | COMMUNICATION DEVICE, COMMUNICATION SYSTEM, AND ANTENNA STRUCTURE | |
WO2020256619A1 (en) | Control signal sensing for a robotic working tool | |
JP2014053673A (en) | Composite leakage coaxial cable and invasion detection device | |
Masson et al. | Radio wave propagation in curved rectangular tunnels at 5.8 GHz for metro applications, simulations and measurements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200529 |