УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ Российский патент 2017 года по МПК A63B71/00 B25J5/00 

Изобретение относится к робототехнике, а именно к устройствам, с помощью которых осуществляют испытания мобильных роботов, в том числе, в рамках игровых мероприятий и соревнований.

Для проведения испытаний и соревнований мобильных роботов известно использование расположенных на открытой местности треков, оборудованных различного рода препятствиями. Так, известна полоса препятствий для роботов [http://sweet211.ru/more/288529/], которая содержит расположенные на треке препятствия в виде арки, неравномерно расставленных ориентированных вертикально бетонных блоков, случайным образом расположенных панелей и лестницы со ступеньками.

Однако данная полоса препятствий предназначена для проведения мероприятий с роботами в натурных условиях, что не всегда бывает удобным, при этом организация полосы препятствий на местности сопряжена с большими трудозатратами.

Известны устройства, выполненные в виде конструкции, представляющей собой полосу препятствий для мобильных роботов, которую можно размещать в помещении.

Так, известно устройство [http://myrobot.ru/news/2008/12/20081210_1.php], которое выбрано в качестве ближайшего аналога.

Данное устройство представляет собой полосу препятствий, содержащую основание и смонтированные на нем препятствия, распределенные по поверхности основания. Основание выполнено в виде прямоугольной площадки, на верхней поверхности которой сформирована искусственная трасса в виде замкнутой маршрутной линии. Препятствия изготовлены из объемных элементов и включают эстакаду, наклонную поверхность, решетку, впадину, столбики.

Рассматриваемое устройство обеспечивает недостаточно высокий уровень сложности его прохождения, что обусловлено относительной простотой препятствий и наличием на трассе прогонов, на которых отсутствуют препятствия.

Задачей изобретения является создание устройства для испытания мобильных роботов, обеспечивающего высокий уровень сложности его прохождения.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для испытания мобильных роботов, содержащем устанавливаемые на общем основании конструктивные узлы, выполняющие роль препятствий для прохождения роботов, согласно изобретению конструктивные узлы, выполняющие роль препятствий для прохождения роботов, соединены между собой с образованием единой сборно-разборной конструкции, при этом указанная сборно-разборная конструкция в качестве конструктивных узлов, выполняющих роль препятствий, включает конструктивный узел, представляющий собой поле, предназначенное для перемещения по нему робота, включающее соединенные друг с другом платформу, выполненную в виде объемного элемента с плоским верхним основанием, и пандус, выполненный в виде объемного элемента, имеющего наклонную верхнюю поверхность, а также конструктивный узел, представляющий собой башню, предназначенную для перемещения внутри нее робота, включающую полую трубчатую конструкцию с входным проемом, внутри которой смонтирована винтообразная лестница, содержащая лестничные марши, выполненные в виде настилов.

В частном случае изобретения поле дополнительно содержит объемный элемент, выполненный в виде поддона, заполненного гравием.

В частном случае изобретения поле дополнительно содержит объемный элемент, выполненный в виде лестничного марша со ступеньками.

В частном случае изобретения поле дополнительно содержит объемный элемент с разноуровневой верхней поверхностью, участки которой образованы стержневыми выступами, имеющими разную высоту.

В частном случае изобретения поле дополнительно содержит объемный элемент, имитирующий мост.

В частном случае изобретения конструктивные узлы, выполняющие роль препятствий, исполнены в виде модульных конструкций, собранных из соединенных между собой однотипных объемных элементов с возможностью изменения конфигурации препятствий.

В частном случае устройство дополнительно содержит выполняющий роль препятствия конструктивный узел, представляющий собой лабиринт, предназначенный для перемещения внутри него робота, выполненный в виде объемной конструкции, содержащей лабиринтные ячейки, собранные из объемных элементов с образованием лабиринтных ходов.

В частном случае изобретения внутри лабиринта установлен объемный элемент, имитирующий ледяную поверхность, выполненный в виде площадки, верхнее основание которой имеет скользкое полимерное покрытие.

В частном случае изобретения внутри лабиринта установлен объемный элемент, выполненный в виде площадки, верхнее основание которой имеет покрытие из искусственной травы.

В частном случае изобретения внутри лабиринта установлен объемный элемент, выполненный в виде площадки, к верхнему основанию которой прикреплены камни.

В частном случае изобретения внутри лабиринта установлен объемный элемент, выполненный в виде поддона, заполненного кварцевым песком.

В частном случае изобретения внутри лабиринта установлен объемный элемент, имеющий открытую сверху полость, заполненную теннисными шариками.

В частном случае изобретения внутри лабиринта установлен объемный элемент, выполненный в виде площадки с наклонной верхней поверхностью.

В частном случае изобретения внутри лабиринта установлено объемное тело, имеющее нижнее основание, верхнее основание и размещенные между ними две вертикально ориентированные пластинчатые перегородки, при этом верхнее основание и перегородки выполнены прозрачными, а перегородки установлены с образованием прохода между ними.

В частном случае изобретения лабиринт содержит герметизированную ячейку, имеющую верхнее и нижнее основания и боковые стенки, при этом верхнее основание изготовлено из прозрачного материала, а в боковой стенке сформирован въезд по типу «кошачья дверца», выполненный в виде арочного проема, занавешенного полосками из гибкого материала.

В частном случае изобретения лабиринт содержит ячейку, имеющую верхнее и нижнее основания и боковые стенки, изготовленные из материала с низким светопропусканием, при этом в боковой стенке сформирован въезд по типу «кошачья дверца», выполненный в виде арочного проема, занавешенного полосками из непрозрачного гибкого материала.

Заявляемое устройство представляет собой конструкцию, в которой собраны воедино соединенные сборочными операциями конструктивные узлы - препятствия разного вида, для преодоления которых требуются высокие маневренность и проходимость робота, что обуславливает сложность их прохождения. Так, для прохождения поля робот должен осуществлять подъем и съезд по наклонной плоскости, а также перемещение и разворот на ограниченной по площади площадке, для преодоления препятствия в виде башни требуется возможность подъема и спуска робота по лестнице с яруса на ярус с осуществлением разворота.

При этом, поскольку конструктивные узлы, выполняющие роль препятствий для прохождения роботов, соединены друг с другом и образуют единую конструкцию, в заявляемом устройстве отсутствуют участки (прогоны), на которых робот движется без осуществления каких-либо заданий. Благодаря этому робот вынужден постоянно маневрировать при прохождении препятствий, что также обуславливает сложность их прохождения.

Сборка заявляемого устройства может быть осуществлена путем соединения входящих в его состав конструктивных элементов с помощью крепежных элементов (штыри, стержни, винты, скобки, стяжки и прочее), с помощью соединений типа «паз - выступ», с помощью клеевых соединений и прочее.

В качестве общего основания, на котором устанавливается (собирается) заявляемое устройство, могут быть использованы плоская площадка, рамная конструкция, пол помещения и прочее.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого устройства, является высокий уровень сложности его прохождения, благодаря чему с его помощью оказывается возможным с достаточной степенью полноты оценить характеристики работы робота.

В случае, когда поле дополнительно содержит поддон, заполненный гравием, усложняется прохождение поля.

В случае, когда поле дополнительно содержит лестничный марш со ступеньками, усложняется прохождение поля.

В случае, когда поле дополнительно содержит объемный элемент с разноуровневой верхней поверхностью, участки которой образованы стержневыми выступами, имеющими разную высоту («буераки»), усложняется прохождение поля.

В случае, когда поле дополнительно содержит объемный элемент, имитирующий мост, усложняется прохождение поля.

В случае, когда препятствия выполнены в виде модульных конструкций, собранных из соединенных между собой однотипных объемных элементов с возможностью изменения конфигурации препятствий, обеспечивается реконфигурируемость заявляемого устройства при его сборке. Выполнение устройства реконфигурируемым позволяет при желании в ходе сборки устройства видоизменять препятствия и их взаимное положение и тем самым разнообразить выполняемые роботами задания. При этом путем наращивания количества площадок и пандусов в поле, а также путем увеличения высоты и количества лестничных маршей в башне (выполняя башню многоярусной) можно добиться усложнения прохождения устройства.

В качестве модульных однотипных конструктивных элементов для образования поля могут быть, в частности, в качестве платформ использованы элементы в форме прямоугольного параллелепипеда, а в качестве пандусов - призматические элементы, у которых одна из боковых граней является верхним наклонным основанием.

В случае, когда устройство дополнительно содержит лабиринт, для преодоления которого требуется возможность функционирования робота в замкнутом пространстве в условиях ограниченной видимости, усложняется прохождение устройства.

Лабиринт может быть собран из модульных однотипных конструктивных элементов, в частности из квадратных пластин, образующих при сборке открытые сверху ячейки кубической формы, у части которых отсутствует боковая стенка и которые соединены друг с другом с образованием лабиринтных ходов. При этом, варьируя количество и порядок расположения пластин в лабиринте, можно собрать лабиринт большей или меньшей степени сложности.

В случае, когда лабиринт содержит ледяную поверхность, повышается сложность прохождения устройства. Указанная ледяная поверхность выполнена в виде площадки, верхнее основание которой имеет скользкое полимерное покрытие, в частности, из фторопласта, которая может быть установлена в донной части какой-либо из ячеек лабиринта. Указанная площадка может иметь плоское или наклонное верхнее основание («ледяная горка»).

В случае, когда лабиринт содержит площадку, верхнее основание которой имеет покрытие из искусственной травы, изготовленной, в частности, из полипропилена, повышается сложность прохождения устройства. Указанная площадка может быть установлена в донной части одной из ячеек лабиринта.

В случае, когда лабиринт содержит площадку, к верхнему основанию которой прикреплены камни, повышается сложность прохождения устройства.

Целесообразным, с точки зрения повышения сложности прохождения заявляемого устройства, является использование камней с острыми углами и сильными перепадами по высоте. Указанная площадка может быть установлена в донной части одной из ячеек лабиринта.

В случае, когда лабиринт содержит поддон, заполненный кварцевым песком, повышается сложность прохождения устройства. Указанный поддон с песком может быть установлен в донной части одной из ячеек лабиринта.

В случае, когда лабиринт содержит объемный элемент, имеющий открытую сверху полость, заполненную теннисными шариками - «бассейн», повышается сложность прохождения устройства, так как для преодоления указанного участка требуется высокая проходимость робота. «Бассейн» может быть выполнен в виде двух встречно расположенных треугольных призм, установленных с образованием углубления, которое заполнено теннисными шариками. Указанный «бассейн» может быть установлен в донной части одной из ячеек лабиринта.

В случае, когда лабиринт содержит объемный элемент, выполненный в виде площадки с наклонной верхней поверхностью - «горку», повышается сложность прохождения устройства. Указанный элемент может иметь вид треугольной призмы, у которой одна из боковых граней играет роль верхнего наклонного основания. «Горка» может быть установлена в донной части одной из ячеек лабиринта.

В случае, когда лабиринт содержит объемное тело, имеющее нижнее основание, верхнее основание и размещенные между ними две вертикально ориентированные пластинчатые перегородки, при этом верхнее основание и перегородки выполнены прозрачными, а перегородки установлены образованием прохода между ними, усложняется прохождение устройства. Это обусловлено тем, что прозрачные перегородки плохо различимы издалека.

В случае, когда лабиринт содержит герметизированную ячейку, имеющую верхнее и нижнее основания и боковые стенки, при этом верхнее основание изготовлено из прозрачного материала, а в боковой стенке сформирован въезд для робота по типу «кошачья дверца», выполненный в виде арочного проема, занавешенного полосками из гибкого материала, на данном участке лабиринта возможно осуществить имитацию сильного задымления (тумана), что усложняет прохождение устройства. Генерация дыма в указанной ячейке может быть осуществлена с помощью устанавливаемой внутри указанной ячейки дыммашины.

В случае, когда лабиринт содержит ячейку, имеющую верхнее и нижнее основания и боковые стенки, изготовленные из материала с низким светопропусканием, при этом в боковой стенке сформирован въезд для робота по типу «кошачья дверца», выполненный в виде арочного проема, занавешенного полосками из непрозрачного гибкого материала, на данном участке лабиринта возможно создать условия сниженной видимости, что усложняет прохождение устройства.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства (вид сверху); на фиг. 2 представлен общий вид заявляемого устройства в аксонометрии.

Устройство содержит ряд сопряженных друг с другом конструктивных узлов, выполняющих роль полосы препятствий для мобильных роботов.

Так, устройство содержит лабиринт, выполненный в виде объемной каркасной ячеистой конструкции, собранной с образованием лабиринтных ходов из соединенных друг с другом объемных элементов 1 (на чертеже позицией обозначен один элемент). В частности, лабиринт собран из квадратных пластин 1, изготовленных, в частности, из полимерного материала, которые соединены с помощью соединений типа «паз - выступ», а также с помощью верхних стержневых протяженных элементов (на чертеже позицией не обозначены), и образуют открытые сверху ячейки кубической формы, у части которых отсутствуют боковые стенки, что обеспечивает формирование в лабиринте лабиринтных ходов.

Устройство также содержит поле, включающее выполненную в виде объемного элемента с плоским верхним основанием платформу 2, и соединенный с одной из ее боковых сторон пандус 3. Кроме того, поле содержит пандус 4, соединенный с другой боковой стороной платформы 2. выполненный в виде площадки с наклонной верхней поверхностью.

В частности, платформа 2 выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, а пандусы 3 и 4 выполнены в виде призматических элементов, имеющих наклонное верхнее основание. Поле также включает поддон 5, заполненный гравием, примыкающий к наружной торцевой части пандуса 4, и два пандуса 6 и 7, выполненные в виде призматических элементов с наклонными верхними основаниями, каждый из которых соединен с одной из боковых сторон поддона 5.

Пластины 1 лабиринта, образующие одну из его внешних стенок 8, соединены с боковой поверхностью поля на участке расположения его элементов - пандуса 6, поддона 5 и пандуса 4.

Поле также содержит вторую платформу 9, выполненную, в частности, в виде прямоугольного параллелепипеда.

Указанная платформа 9 служит опорной площадкой для башни 10, выполненной в виде трубчатого элемента, имеющего первый и второй входные проемы 11. Внутри трубчатого элемента 10 смонтирована винтообразная лестница (на чертеже не показана), содержащая лестничные марши, выполненные в виде настилов.

В частности, трубчатый элемент 10 выполнен в виде полого объемного тела, имеющего в поперечном сечении форму многоугольника с вогнутыми сторонами, на боковой поверхности которого выполнены расположенные в несколько ярусов окна. Указанная конструкция трубчатого элемента 10 обеспечивает сложность маневрирования робота в его внутреннем пространстве и при этом позволяет осуществлять визуальное наблюдение за перемещением робота внутри башни.

Кроме того, поле включает объемный элемент 12, имитирующий мост, выполненный в виде протяженного пластинчатого основания, установленного на опоре. Мост 12 соединяет площадку 2 с опорной площадкой 9, на которой закреплен трубчатый элемент 10.

Кроме того, поле включает лестничный марш 13 со ступеньками, а также объемный элемент 14 с разноуровневой плоской верхней поверхностью («буераки»), участки которой образованы стержневыми выступами, имеющими разную высоту. Лестничный марш 13 и «буераки» 14 соединены с опорной площадкой 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед использованием устройства осуществляют его сборку на общем основании, в частности на полу помещения. При этом осуществляют сборку лабиринта из пластин 1 с образованием лабиринтных ходов и сборку поля путем соединения платформы 2 с пандусами 3 и 4, а также с мостом 12, соединения поддона 5 с пандусом 4 и пандусами 6 и 7, соединения опорной площадки 9 с мостом 12, с лестницей 13 и с «буераками» 14. Затем соединяют башню 10 с опорной площадкой 9, а участок 8 лабиринта - с боковой поверхностью участка поля, образованного участками боковой поверхности пандуса 6, поддона 5 и пандуса 4.

При прохождении устройства робот должен пройти лабиринт, пройти все участки поля, осуществить подъем на башню и спуск с нее в соответствии с заданным маршрутом.

Изобретение относится к робототехнике, а именно к устройствам, с помощью которых осуществляют испытания мобильных роботов, в том числе, в рамках игровых мероприятий и соревнований. Конструктивные узлы, выполняющие роль препятствий для прохождения роботов, установлены на общем основании и соединены между собой с образованием единой сборно-разборной конструкции. Конструктивные узлы включают соединенные друг с другом платформу, выполненную в виде объемного элемента с плоским верхним основанием, пандус, выполненный в виде объемного элемента, имеющего наклонную верхнюю поверхность, башню, предназначенную для перемещения внутри нее робота. Башня включает полую трубчатую конструкцию с входным проемом, внутри которой смонтирована винтообразная лестница, содержащая лестничные марши, выполненные в виде настилов. Техническим результатом изобретения является повышение уровня сложности перемещений робота для оценки характеристик его работы. 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для испытания мобильных роботов, содержащее устанавливаемые на общем основании конструктивные узлы, выполняющие роль препятствий для прохождения роботов, отличающееся тем, что конструктивные узлы, выполняющие роль препятствий для прохождения роботов, соединены между собой с образованием единой сборно-разборной конструкции, при этом указанная сборно-разборная конструкция в качестве конструктивных узлов, выполняющих роль препятствий, включает конструктивный узел, представляющий собой поле, предназначенное для перемещения по нему робота, включающее соединенные друг с другом платформу, выполненную в виде объемного элемента с плоским верхним основанием, и пандус, выполненный в виде объемного элемента, имеющего наклонную верхнюю поверхность, а также конструктивный узел, представляющий собой башню, предназначенную для перемещения внутри нее робота, включающую полую трубчатую конструкцию с входным проемом, внутри которой смонтирована винтообразная лестница, содержащая лестничные марши, выполненные в виде настилов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поле дополнительно содержит объемный элемент, выполненный в виде поддона, заполненного гравием.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поле дополнительно содержит объемный элемент, выполненный в виде лестничного марша со ступеньками.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поле дополнительно содержит объемный элемент с разноуровневой верхней поверхностью, участки которой образованы стержневыми выступами, имеющими разную высоту.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поле дополнительно содержит объемный элемент, имитирующий мост.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что конструктивные узлы, выполняющие роль препятствий, исполнены в виде модульных конструкций, собранных из соединенных между собой однотипных объемных элементов с возможностью изменения конфигурации препятствий.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит выполняющий роль препятствия конструктивный узел, представляющий собой лабиринт, предназначенный для перемещения внутри него робота, выполненный в виде объемной конструкции, содержащей лабиринтные ячейки, собранные из объемных элементов с образованием лабиринтных ходов.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что внутри лабиринта установлен объемный элемент, имитирующий ледяную поверхность, выполненный в виде площадки, верхнее основание которой имеет скользкое полимерное покрытие.

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что внутри лабиринта установлен объемный элемент, выполненный в виде площадки, верхнее основание которой имеет покрытие из искусственной травы.

10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что внутри лабиринта установлен объемный элемент, выполненный в виде площадки, к верхнему основанию которой прикреплены камни.

11. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что внутри лабиринта установлен объемный элемент, выполненный в виде поддона, заполненного кварцевым песком.

12. Устройство по п. 7, отличающаяся тем, что внутри лабиринта установлен объемный элемент, имеющий открытую сверху полость, заполненную теннисными шариками.

13. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что внутри лабиринта установлен объемный элемент, выполненный в виде площадки с наклонной верхней поверхностью.

14. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что внутри лабиринта установлено объемное тело, имеющее нижнее основание, верхнее основание и размещенные между ними две вертикально ориентированные пластинчатые перегородки, при этом верхнее основание и перегородки выполнены прозрачными, а перегородки установлены с образованием прохода между ними.

15. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что лабиринт содержит герметизированную ячейку, имеющую верхнее и нижнее основания и боковые стенки, при этом верхнее основание изготовлено из прозрачного материала, а в боковой стенке сформирован въезд по типу «кошачья дверца», выполненный в виде арочного проема, занавешенного полосками из гибкого материала.

16. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что лабиринт содержит ячейку, имеющую верхнее и нижнее основания и боковые стенки, изготовленные из материала с низким светопропусканием, при этом в боковой стенке сформирован въезд по типу «кошачья дверца», выполненный в виде арочного проема, занавешенного полосками из непрозрачного гибкого материала.