УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО РОБОТА Российский патент 2006 года по МПК G05D1/02 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, состоящее 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, введены тактовый генератор, счетчик, регистр, триггер 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 регистра, второму входу триггера, второму входу первого сумматора, второму входу второго 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 с первым входом триггера, выход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с выходом счетчика, первый вход которого подключен к выходу тактового генератора, а выход регистра соединен с первым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу второго узла сравнения, выход первого сумматора соединен с первым входом первого 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, триггер 5, счетчик 6, первый сумматор 7, второй сумматор 10, регистр 8, первый узел сравнения 9 и второй узел сравнения 11, 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 6, третьему входу регистра 8, второму входу триггера 5, второму входу первого сумматора 7, второму входу второго сумматора 10, второму входу первого узла сравнения 9 и второму входу второго узла сравнения 11, а первый выход формирователя видеосигналов 2 подключен к первому входу усилителя-преобразователя 3, чей выход соединен с первым входом триггера 5, выход которого подключен к первому входу регистра 8, второй вход которого соединен с выходом счетчика 6, первый вход которого подключен к выходу тактового генератора 4, а выход регистра 8 соединен с первым входом первого сумматора 7 и первым входом второго сумматора 10, выход которого подключен к первому входу второго узла сравнения 11, выход первого сумматора 7 соединен с первым входом первого узла сравнения 9.

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 видеосигнала 2 проецируется линия сканирования, расположенная перпендикулярно направлению движения транспортного робота. При движении транспортного робота линия сканирования перемещается.

Трасса, по которой движется робот, представляет собой сдвоенную светоконтрастную полосу с четкими границами (фиг.3). Управляющий маркер, нанесенный перпендикулярно направлению светоконтрастной трассы и имеющий размер от левого края первой светоконтрастной полосы до правого края второй 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. 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, импульсные сигналы с выхода которого поступают на счетные входы счетчика 6. Триггер 5 устанавливается в состояние «1» по сигналу STR и сбрасывается по заднему фронту первого импульсного сигнала, полученного с выхода усилителя преобразователя 3 (фиг.3,г), что соответствует правому краю первой светоконтрастной полосы. Регистр 8 сбрасывается по сигналу STR. На информационный вход регистра 8 поступает сигнал с выхода счетчика 6, а на разрешающий вход регистра 8 поступает сигнал с выхода триггера 5. Таким образом, на регистре 8 получим координату правого края первой светоконтрастной полосы на текущем считывании P_t (фиг.2,д).

Полученная координата правого P_t края первой светоконтрастной полосы передается на второй сумматор 10. На втором сумматоре 10 выполняется операция сложения полученной координаты правого края первой светоконтрастной полосы на текущем сканировании с эталонной координатой правого края первой светоконтрастной полосы, представленной в дополнительном коде:

Данная операция позволяет получить отклонение координаты правого края первой светоконтрастной полосы на текущем сканировании от эталонной координаты правого края первой светоконтрастной полосы с соответствующим знаком.

Полученный на втором сумматоре 10 результат передается на второй узел сравнения 11. В том случае, если полученный результат не превышает допустимой погрешности отклонения, т.е. ΔР_ст≤ΔО, никаких управляющих сигналов не выдается, в противном случае полученное отклонение передается на исполнительные механизмы транспортного робота, которые отрабатывают его и возвращают робот на заданную траекторию движения. В то же время полученная координата правого края светоконтрастной полосы P_t в дополнительным коде поступает на первый сумматор 7, где складывается с эталонным размером управляющего маркера «СТОП»:

Результат суммирования передается на первый узел сравнения 9, где сравнивается с величиной допустимой погрешности отклонения ΔО. В том случае, если числовое значение отклонения текущей координаты правого края первой светоконтрастной полосы от эталонного размера маркера «СТОП» превышает допустимую погрешность отклонения, т.е. ΔР_ст>ΔО, сигнал «СТОП» не вырабатывается.

В случае если на светоконтрастной трассе нанесен управляющий маркер «СТОП» (фиг.2,е), полученная координата правого края P_t будет соответствовать координате правого края второй светоконтрастной полосы (фиг.2,з), т.е координате правого края всей светоконтрастной трассы.

Полученная координата правого края светоконтрастной трассы P_t в дополнительном коде по сигналу STR поступает на первый сумматор 7, где складывается с эталонным размером управляющего маркера «СТОП»:

Результат суммирования передается на первый узел сравнения 9, где сравнивается с величиной допустимой погрешности отклонения ΔО. В том случае, если числовое значение отклонения текущей координаты правого края первой светоконтрастной полосы от эталонного размера маркера «СТОП» не превышает допустимой погрешности отклонения, т.е. ΔР_ст≤ΔО, вырабатывается сигнал «СТОП». В том случае, если получен управляющий сигнал «СТОП», отклонение на текущем сканировании исполнительными механизмами транспортного робота не учитывается.

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

Изобретение относится к технике управления транспортными средствами типа робокаров, передвигающихся по непересекающимся трассам-ориентирам. Устройство содержит оптический блок, формирователь видеосигналов, усилитель-преобразователь, два узла сравнения, два сумматора, тактовый генератор, счетчик, регистр и триггер. Трасса движения робота выполнена в виде светоконтрастной полосы с нанесенными на нее маркерами. Оптический блок и формирователь видеосигналов выполнены с возможностью сканирования светоконтрастной полосы. Выделение контуров изображения осуществляется последовательной обработкой строки изображения. При этом производится подсчет координаты правого края первой светоконтрастной полосы, а затем ее сравнение с эталонной координатой правого края первой светоконтрастной полосы и эталонной координатой правого края полной светоконтрастной полосы. Изобретение улучшает качество управления за счет повышения достоверности обработки изображений. 3 ил.

Устройство для управления движением транспортного робота, содержащее оптический блок, формирователь видеосигналов, усилитель-преобразователь, первый узел сравнения, первый сумматор, второй сумматор, отличающееся тем, что дополнительно введены тактовый генератор, счетчик, регистр, триггер и второй узел сравнения, при этом трасса движения робота выполнена в виде светоконтрастной полосы с управляющими маркерами «СТОП», нанесенными перпендикулярно ее направлению от левого края, а оптический блок и формирователь видеосигналов выполнены с возможностью сканирования светоконтрастной полосы, причем выход оптического блока подключен ко входу формирователя видеосигналов, первый выход которого подключен к первому входу усилителя-преобразователя, выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с выходом счетчика, первый вход которого подключен к выходу тактового генератора, выход регистра с сигналом, отображающим координату правого края светоконтрастной полосы на текущем сканировании, соединен с первыми входами второго сумматора, выполненного с возможностью сложения полученной координаты правого края светоконтрастной полосы с ее эталонной координатой, представленной в дополнительном коде, и первым входом первого сумматора, выполненного с возможностью сложения полученной координаты правого края светоконтрастной полосы в дополнительном коде с эталонным размером управляющего маркера «СТОП», выход второго сумматора с сигналом, отображающим выявленное отклонение координаты правого края светоконтрастной полосы на текущем сканировании от ее эталонной координаты, подключен к первому входу второго узла сравнения, выполненного с возможностью сравнения выявленного отклонения с допустимой погрешностью отклонения и формирования в случае превышения допустимой погрешности отклонения управляющих сигналов на исполнительные механизмы транспортного робота для его возвращения на заданную траекторию, выход первого сумматора с сигналом, отображающим выявленное отклонение координаты правого края светоконтрастной полосы на текущем сканировании от эталонного размера управляющего маркера «СТОП», соединен с первым входом первого узла сравнения, выполненного с возможностью сравнения выявленного отклонения с допустимой погрешностью отклонения и формирования в случае непревышения допустимой погрешности отклонения сигнала «СТОП» на исполнительные механизмы транспортного робота, второй выход формирователя видеосигналов подключен ко второму входу усилителя-преобразователя, входу тактового генератора, второму входу счетчика, третьему входу регистра, второму входу триггера, вторым входам первого и второго сумматоров, вторым входам первого и второго узлов сравнения.