УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО РОБОТА Российский патент 2005 года по МПК B25J13/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения для управления транспортными средствами типа робокаров, передвигающихся по непересекающимся трассам-ориентирам.

Известно устройство для автоматического вождения трактора по светоконтрастной программе (А.С. №872325 СССР, кл. В 60 К 31/00, 1981 г., Бюл. №38), содержащее фотооптический датчик с фотоэлектронным умножителем в качестве светочувствительного элемента, многозвенный делитель напряжения, усилитель, интегратор, регулирующий элемент, блок управления, фотооптический датчик, блок управляемых сопротивлений.

Недостатком этого устройства является низкая надежность, малая достоверность получаемых результатов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического вождения хлопкоуборочной машины (А.С. №1658851 СССР, кл. А 01 В 69/04, 1991 г., Бюл. №24), содержащее источник импульсов и формирователь сигналов вождения, состоящие из оптического блока, формирователя видеосигналов, усилителя-преобразователя, первого сумматора, второго сумматора, делителя, коммутатора, третьего сумматора, четвертого сумматора, пятого сумматора и узла сравнения. Источник импульсов выдает двухуровневый цифровой сигнал, отражающий расположение раскрытых хлопковых коробочек, который поступает в формирователь сигналов вождения, выполненный в виде схемы определения координаты середины междурядья и координат середин левого и правого хлопковых рядов и выдающий по результату обработки полученного сигнала величину и направление отклонения хлопкоуборочной машины от заданного направления движения и величину отклонения рабочих аппаратов хлопкоуборочной машины от хлопкового ряда.

Недостатком этого устройства является малая достоверность получаемых результатов.

Технической задачей устройства является повышение достоверности обработки изображений.

Техническая задача решается тем, что в устройство для управления движением транспортного робота, содержащее оптический блок, формирователь видеосигналов, усилитель-преобразователь, первый узел сравнения, первый сумматор, второй сумматор, третий сумматор, четвертый сумматор, введены тактовый генератор, счетчик, первый регистр, второй регистр и второй узел сравнения, при этом трасса движения робота выполнена в виде светоконтрастной полосы с нанесенными на нее маркерами, а оптический блок и формирователь видеосигналов выполнены с возможностью сканирования светоконтрастной полосы, причем выход оптического блока подключен ко входу формирователя видеосигналов, второй выход которого подключен ко второму входу усилителя-преобразователя, входу тактового генератора, второму входу счетчика, третьему входу первого регистра, третьему входу второго регистра, третьему входу первого сумматора, третьему входу второго сумматора, второму входу третьего сумматора, второму входу четвертого сумматора, второму входу первого узла сравнения и второму входу второго узла сравнения, а первый выход формирователя видеосигналов подключен к первому входу усилителя-преобразователя, чей выход соединен со вторым входом первого регистра и вторым входом второго регистра, первый вход которого подключен к первому входу первого регистра и выходу счетчика, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, выход первого регистра подключен к первому входу второго сумматора и первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра и вторым входом второго сумматора, чей выход подключен к первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с первым входом первого узла сравнения, а выход первого сумматора подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого подключен к первому входу второго узла сравнения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 представлены диаграммы работы устройства, на фиг.3 показаны типичные виды траектории движения устройства.

Устройство для управления движением транспортного робота содержит оптический блок 1, формирователь видеосигналов 2, усилитель-преобразователь 3, тактовый генератор 4, счетчик 5, первый регистр 6, второй регистр 8, первый сумматор 7, второй сумматор 9, третий сумматор 11, четвертый сумматор 10, первый узел сравнения 12 и второй узел сравнения 13, при этом трасса движения робота выполнена в виде светоконтрастной полосы с нанесенными на нее маркерами, а оптический блок 1 и формирователь видеосигналов 2 выполнены с возможностью сканирования светоконтрастной полосы, причем выход оптического блока 1 подключен ко входу формирователя видеосигналов 2, второй выход которого подключен ко второму входу усилителя-преобразователя 3, входу тактового генератора 4, второму входу счетчика 5, третьему входу первого регистра 6, третьему входу второго регистра 8, третьему входу первого сумматора 7, третьему входу второго сумматора 9, второму входу третьего сумматора 11, второму входу четвертого сумматора 10, второму входу первого узла сравнения 12 и второму входу второго узла сравнения 13, а первый выход формирователя видеосигналов 2 подключен к первому входу усилителя-преобразователя 3, чей выход соединен со вторым входом первого регистра 6 и вторым входом второго регистра 8, первый вход которого подключен к первому входу первого регистра 6 и выходу счетчика 5, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора 4, выход первого регистра 6 подключен к первому входу второго сумматора 9 и первому входу первого сумматора 7, второй вход которого соединен с выходом второго регистра 8 и вторым входом второго сумматора 9, чей выход подключен к первому входу четвертого сумматора 10, выход которого соединен с первым входом первого узла сравнения 12, а выход первого сумматора 7 подключен к первому входу третьего сумматора 11, выход которого соединен с первым входом второго узла сравнения 13.

При установке устройства на транспортном роботе чувствительная область формирователя видеосигналов 2, в качестве которого может быть использован линейный фоточувствительный прибор с зарядовой связью, располагается перпендикулярно продольной оси транспортного робота и направлению движения транспортного робота.

Устройство установлено так, что на чувствительный слой формирователя видеосигналов 2 проецируется линия сканирования, расположенная перпендикулярно направлению движения транспортного робота. При движении транспортного робота линия сканирования перемещается.

Трасса, по которой движется робот, представляет собой светоконтрастную полосу с четкими границами (фиг.3). Управляющий маркер, нанесенный перпендикулярно направлению светоконтрастной трассы и имеющий ширину в два раза больше ширины светоконтрастной полосы (фиг.3, б), устройство распознает как сигнал к полной остановке. Для обеспечения правильной работы устройства управляющий сигнал остановки наносится только на прямолинейных участках траектории.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал от оптического блока 1 поступает на формирователь видеосигналов 2. Формирователь видеосигналов 2 одновременно формирует на втором выходе стробирующий сигнал STR (фиг.2, б) и на первом выходе последовательный сигнал, отражающий картину, полученную на входе от оптического блока 1 (фиг.2, а), который затем подается на первый вход усилителя-преобразователя 3. Таким образом, на выходе усилителя-преобразователя 3 получим оцифрованный сигнал, соответствующий текущей картине на входе оптического блока 1 (фиг.2, в). По сигналу STR производится сброс/запуск тактового генератора 4 (фиг.2, г), импульсные сигналы с выхода которого поступают на счетные входы счетчика 5. Первый регистр 6 и второй регистр 8 сбрасываются по сигналу STR. На информационные входы первого регистра 6 и второго регистра 8 поступает сигнал с выхода счетчика 5, а на разрешающие входы первого регистра 6 и второго регистра 8 поступает сигнал с выхода усилителя-преобразователя 3, причем первый регистр 6 записывает информацию по переднему фронту сигнала (фиг.2, в), а второй регистр 8 - по заднему фронту сигнала (фиг.2, в). Таким образом, на первом регистре 6 получим координату левого края светоконтрастной полосы на текущем считывании L_t (фиг.2, д), а на втором регистре 8 - координату правого края светоконтрастной полосы на текущем считывании P_t (фиг.2, е). Затем полученные координаты по сигналу STR поступают на первый сумматор 7. Для нахождения координаты центра светоконтрастной полосы O_t необходимо разделить полученный на первом сумматоре 7 результат на два, что выполняется путем отбрасывания младшего разряда

Деление выполняется путем отбрасывания младшего разряда числа, полученного на выходе первого сумматора 7.

Затем результат подается на третий сумматор 11, где полученная на текущем сканировании координата центра светоконтрастной полосы O_t складывается с заранее определенной, или эталонной, координатой светоконтрастной полосы О_з, представленной в дополнительном коде. Данная операция позволяет получить величину отклонения координаты центра светоконтрастной полосы на текущем сканировании от эталонной координаты центра светоконтрастной полосы с соответствующим знаком:

Полученная величина ΔO_t подается на второй узел сравнения 13, где сравнивается с допустимой погрешностью отклонения ΔО. В том случае, если числовое значение отклонения текущей координаты центра от эталонной не превышает допустимой погрешности отклонения, т.е. ΔO_t≤ΔО, никаких сигналов не вырабатывается. В противном случае полученное отклонение ΔO_t передается на исполнительные механизмы транспортного робота в качестве управляющего сигнала, посредством отработки которого транспортный робот возвращается на заданную траекторию.

Также полученные координаты левого L_t и правого P_t края светоконтрастной полосы передаются на второй сумматор 9. Координата левого края подается в дополнительном коде. Сложение прямого кода координаты правого края светоконтрастной полосы P_t с дополнительным кодом координаты левого края светоконтрастной полосы L_t позволяет получить размер светоконтрастной полосы на текущем сканировании:

Полученный на втором сумматоре 9 результат, представляющий собой размер светоконтрастной полосы на текущем сканировании L_ст, передается в дополнительном коде на четвертый сумматор 10, где складывается с эталонной величиной управляющего маркера "СТОП":

Полученный результат передается на первый узел сравнения 12. В том случае, если полученный результат не превышает допустимой погрешности сканирования, т.е. ΔL_ст≤ΔO, на выходе первого узла сравнения вырабатывается управляющий сигнал "СТОП".

Таким образом, предложенное решение позволяет повысить достоверность обработки изображений за счет введения в устройство тактового генератора, счетчика, первого и второго регистров и второго узла сравнения и использования оригинальной методики обработки полученной информации.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения для управления транспортными средствами типа робокаров, передвигающихся по непересекающимся трассам-ориентирам. Технический результат - повышение достоверности обработки изображений. Согласно изобретению в устройство для управления движением транспортного робота, содержащее оптический блок, формирователь видеосигналов, усилитель-преобразователь, первый узел сравнения, первый сумматор, второй сумматор, третий сумматор, четвертый сумматор, введены тактовый генератор, счетчик, первый регистр, второй регистр и второй узел сравнения. При этом трасса движения робота выполнена в виде светоконтрастной полосы с нанесенными на нее маркерами, а оптический блок и формирователь видеосигналов выполнены с возможностью сканирования светоконтрастной полосы. Выделение контуров изображения осуществляется последовательной обработкой строки изображения. При этом производится подсчет координат левого края светоконтрастной полосы и правого края светоконтрастной полосы, на основании чего производятся вычисления середины светоконтрастной полосы и ее размера и сравнение полученных величин с эталонными. 3 ил.

Устройство для управления движением транспортного робота, содержащее оптический блок, формирователь видеосигналов, усилитель-преобразователь, первый узел сравнения, первый сумматор, второй сумматор, третий сумматор, четвертый сумматор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности обработки изображений, дополнительно введены тактовый генератор, счетчик, первый регистр, второй регистр и второй узел сравнения, при этом трасса движения робота выполнена в виде светоконтрастной полосы с нанесенными на нее маркерами, а оптический блок и формирователь видеосигналов выполнены с возможностью сканирования светоконтрастной полосы, причем выход оптического блока подключен ко входу формирователя видеосигналов, второй выход которого подключен ко второму входу усилителя-преобразователя, входу тактового генератора, второму входу счетчика, третьему входу первого регистра, третьему входу второго регистра, третьему входу первого сумматора, третьему входу второго сумматора, второму входу третьего сумматора, второму входу четвертого сумматора, второму входу первого узла сравнения и второму входу второго узла сравнения, а первый выход формирователя видеосигналов подключен к первому входу усилителя-преобразователя, чей выход соединен со вторым входом первого регистра и вторым входом второго регистра, первый вход которого подключен к первому входу первого регистра и выходу счетчика, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, выход первого регистра подключен к первому входу второго сумматора и первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра и вторым входом второго сумматора, чей выход подключен к первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с первым входом первого узла сравнения, а выход первого сумматора подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого подключен к первому входу второго узла сравнения.