Устройство для формирования информационного сигнала адаптивного робота Советский патент 1992 года по МПК B25J13/00 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании адаптивных роботов.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для формирования информационного сигнала адаптивного робота; на фиг. 2 - зависимость интенсивности зарегистрированных детектором излучений гамма-квантов от расстояния до контролируемого объекта; на фиг. 3 - время-импульсная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит источник излучения 1, последовательно соединенные детектор излучения 2, интенсиметр 3, первый ключ 4 и блок памяти 5; последовательно включенные схему сравнения 6, второй 7 л третий 8 ключ, причем входы схемы сравнения 6 соединены с выходами интенсимет,ра 3 и блока памяти 5; таймер 9, выход которого подключен к второму вхбду второго ключа 7

и к выходу первого устройства задержки 10, соединенного выходом с входом второго устройства задержки 11, выход которого соединен со вторым входом первого ключа 4; элементы И 12,первые входы которых подключены к выходу третьего ключа 8, а выходы - к соответствующим выходам устройства; источники опорных сигналов 13, соединенные с вторыми входами элементов И 12; подвижную платформу 14, на которой расположены источник 1 и детектор 2 излучения; привод 15, прследовательно включенные переключатель 16, ждущий мультивибратор 17 и элемент ИЛИ 18, второй вход которого подключен к выходу первого устройства задержки 10, а выход к второму входу блока памяти 5; триггер 19, первый вход которого соединен с выходом переключателя 16, второй вход - с выходом второго ключа 7, а выход - с выходами таймера 9 и привода 15, причем третий ключ 8 подключен вторым входом к выходу блока памяти 5.

СО

С

Ј

00

GJ

Устройство работает следующим обра- зо м.

Источник гамма-излучения 1 облучает контролируемый объект потоком гамма- квантов. Вторичное излучение от объекта регистрируется детектором излучения 2, который преобразует энергию гамма-квантов в электрические импульсы.

Интенсивность зарегистрированных детектором излучения 2 гамма-квантов за- висит от расстояния между источником излучения и детектором, типа материала объекта и расстояния R от источника излучения (детектора) до объекта. При расстояниях R, соизмеримых с расстоянием между источником излучения 1 и детектором 2, зависимость интенсивности зарегистрированных гамма-квантов от расстояния R практически всегда имеет инверсионный характер (фиг. 2): при увеличении расстоя- ния R интенсивность сначала увеличивается, достигая своего максимального значения при некотором RMBKC, а затем уменьшается. Расстояние Рмакс, при котором наблюдается максимальное значение интенсивности, примерно равно расстоянию от источника излучения 1 до детектора излучения 2. Расстояние Рмакс не зависит от типа материала объекта, а зависит только от расстояния между источником излучения 1 и детектором излучения 2 и для заданного размера зонда является постоянной величиной. Подобный характер изменения интенсивности зарегистрированных детектором гамма-квантов объясняется особенностями взаимодействия гамма-излучения с веществом. Интенсивность зарегистрированных детектором излучения 2 гамма-квантов на расстоянии RM3KC зависит только от типа материала объекта. Поэтому для определе- ния типа материала объекта достаточно зарегистрировать интенсивность вторичных гамма-квантов, установив детектор 2 и источник излучения 1 на расстояние Рмакс от объекта.

В начальном положении подвижная платформа находится на расстоянии, большем расстояния инверсии (расстояние Ro на фиг. 2.) При срабатывании переключателя 16 триггер 19 изменяет свое первона- чальное состояние . и высокий потенциальный уровень на его выходе включает привод 15 и таймер 9. Перепад напряжения, возникающий на выходе переключателя, запускает ждущий мультивибра- тор 17, и возникающий на его выходе импульс обнуляет блок памяти 5.

При этом подвижная платформа 14 начинает опускаться вниз с постоянной скоростью V, а на выходе таймера 9 через равные

промежутки времени At появляются короткие импульсы длительностью 1и, причем tM«At (фиг. 3).

Напряжение с интенсиметра 3, пропорциональное средней частоте зарегистрированных гамма-квантов, через промежутки времени At передается в блок памяти 5. С выходов интенсиметра 3 и блока памяти 5 напряжения подаются на схему сравнения 6, на выходе которой появляется сигнал лишь в том случае, если напряжение на выходе блока памяти 5 будет больше напряжения на интенсиметре 3. Пока подвижная платформа 14 движется в области возрастания интенсивности зарегистрированных детектором гамма-квантов (участок R0 - Rn на фиг. 2), напряжение на интенсиметре 3 будет больше напряжения в блоке памяти 5, но как только расстояние от подвижной платформы до контролируемого объекта станет меньше расстояния инверсии Rn, то напряжение на интенсиметре 3 станет меньше напряжения на выходе блока памяти 5, и на выходе схемы сравнения 6 появится сигнал.

Для выработки управляющих импульсов служит таймер 9, первое 10 и второе 11 устройство задержки. По окончании интервала At импульс с таймера 9 открывает на время tn и второй ключ 7 (фиг. 3). Если в этот момент времени на выходе схемы сравнения 6 сигнала нет, то нет сигнала и на выходе ключа 7, и импульс с таймера 9 через первое устройство задержки 10 спустя время тз (t3 Ти, но t3 «At) поступает на второй вход блока памяти 5, обнуляя его содержимое, и через вторую схему задержки 11 спустя время 2t3 открывает на время Ти первый ключ 4, благодаря чему напряжение на выходе интенсиметра 3 в данный момент запоминается блоком памяти 5. При поступлении следующего импульса с таймера 9 работа схемы повторяется, если на выходе схемы сравнения 6 отсутствует сигнал.

Однако на расстоянии больше, чем Rn (фиг. 2), что соответствует времени больше гз, интенсивность гамма-квантов, измеряемая интенсиметром 3, станет меньше измеренной интенсивности гамма-квантов на расстоянии Rn, записанной на блоке памяти 5, что приведет к появлению сигнала на выходе схемы сравнения 6. Очередной импульс с таймера 9 в момент времени tn+i откроет второй ключ 7, и сигнал с выхода схемы сравнения 6 через второй ключ 7 (фиг. 3) откроет ключ 8 и,поступив на второй вход триггера 19, установит на его выходе низкий потенциальный уровень, что приведет к остановке привода 15 и таймера 9. Напряжениесблока памяти Бчерез открытый третий ключ 8 поступит на первые входы элементов И 12j на вторые входы которых поданы опорные напряжения с источников 13.

При равенстве сигналов на одном из элементов И 12 с выхода этого элемента И 12 снимается сигнал, несущий информацию о типе материала объекта.

Заявляемое устройство позволяет определить тип материала объекта в условиях, когда расстояние до контролируемого объекта - переменная величина, что является типичным случаем для реальных условий, например при опробовании вагонеток с оловянной рудой. При неподвижном распо- ложении блоков 1 и 2 расстояние до объекта может отличаться от расстояния Рмакс и тип материала объекта будет определен неверно. Уровень засыпки руды в различных вагонетках колеблется в пределах 40-60 см. При неподвижном расположении блоков 1 и 2 определить содержание олова в руде не представляется возможным. Поэтому необходимо при каждом измерении перемещать подвижную платформу с расположенными на ней блоками 1 и 2 до тех пор, пока расстояние до объекта не будет равным Рмакс.

Меньшая по сравнению с устройством- прототипом погрешность определения типа материала объекта объясняется тем, что при пользовании изобретения эта погрешность обусловлена лишь статистической погрешностью определения интенсивности в точке инверсии и при интенсивности 104 имп/с

составляет 5 1%, что позво- ляет различать два объекта по типу материала, если интенсивности зарегистрированных детекторами излучения гамма-квантов от этих объектов отличаются больше, чем на 1%.

Формула изобретения Устройство для формирования информационного сигнала адаптивного робота, содержащее первый ключ, привод платформы, установленные на платформе источник и детектор излучения, выход которого соединен с входом интенсиметра, а также элементы И, подключенные первым входом к выходу соответствующего источника опорного сигнала, а выходом - к соответствующему выходу устройства, отличающее- с я тем, что с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные переключатель, ждущий мультивибратор, элемент ИЛИ, блок памяти, блок сравнения, второй ключ и третий ключ, последовательно подключенные триггер, таймер, первый элемент задержки и второй элемент задержки, вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а выход - с первым входом первого ключа, подключенного вторым входом к второму входу блока сравнения и выходу интенсиметра, а выходом - к второму входу блока памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего ключа, подключенного выходом к второму входу элементов И, а первым входом - к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом переключателя, выход - с входом привода платформы, а выход таймера подключен к второму входу второго ключа.

Использование: изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании адаптивных роботов. Сущность изобретения; устройство содержит переключатель, ждущий мультивибратор, элемент ИЛИ, блок памяти, блок сравнения, три ключа, триггер, таймер, два элемента задержки, привод, источник и детектор излучения, интенсиметр. 3 ил.

Т

5

Объект

Интенсивность

+ У«.

Я-я, Rn

Фб/а.2

г, а, расстояние