Поведение портальных роботов

Портальные роботы работают в четко определенной прямоугольной области. Они берут объекты в любой точке данной области и опускают ч их в другой точке этой же области. Рабочий инструмент такого робота (обычно — схват) подвешен на небольшой раме-вагонетке, и может опускаться и подниматься.

Рама оснащена колесами и движется на паре рельсов, обеспечивающих перемещение от одного края рабочей области к другому. Эта пара рельсов закреплена на большей раме, расположенной под прямым углом к первой паре, в результате чего меньшая рама может перемещаться в любую точку рабочей области. Таким образом, позиция рабочего инструмента определяется двумя координатами: х и у.
Разработать датчики, считывающие координаты х и у, очень легко, и потому портальные роботы гораздо проще в программировании задач, требующих точной навигации.
Портальные роботы используются в промышленности для переноса очень тяжелых грузов. Их любительские версии решают задачи, требующие меньших физических усилий. Например, они прекрасно подходят для настольных игр типа шахмат, шашек и т.д.
Подобно мобильным, портальные роботы можно запрограммировать на прохождение лабиринта, однако мобильные роботы могут терять ориентацию, а портальные — никогда ввиду точного позиционирования подвижных рам за счет отслеживания координат х и у.
При прохождении лабиринта портальный робот не движется по коридорам, как мобильный, а анализирует сверху нарисованное на бумаге или картоне изображение. Текущая позиция определяется по тонкому лазерному лучу, проецируемому из рамы.

Обратная связь
В качестве примера обратной связи, можно привести обычный бытовой холодильник. Когда температура внутри него повышается выше 3аДанного уровня, автоматически включается насос холодильного агрегата. Он остается включенным до тех пор, пока температура не упадет до определенной отметки. Таким образом температура внутри холодильника удерживается в узком диапазоне значений.
Такую обратную связь называют отрицательной, поскольку увеличение температуры приводит к охлаждению камеры. Примером из робототехники может служить схема регулятора скорости вращения двигателя на операционном усилителе. Схема регулятора скорости использует электронные аппаратные средства, которые обеспечивают сигнал обратной связи и формируют реакцию на него.
Обратную связь можно также регулировать программно. Представьте себе мобильного робота, который двигается вдоль стены, расположенной слева от него. Он оснащен инфракрасным светодиодом, направленным на стену, и инфракрасным датчиком, принимающим отраженные инфракрасные лучи. Программа поведения робота составлена таким образом, чтобы количество отраженных инфракрасных лучей поддерживалось на постоянном уровне. Это будет удерживать робота на одном и том же расстоянии от стены.
Когда робот приближается к стене, количество отраженного инфракрасного света увеличивается. Датчик распознает это, и программа реагирует поворотом робота вправо, что заставит его отодвинуться от стены. Прямо противоположное происходит, когда робот отклоняется вправо.
Типичная функция отрицательной обратной связи — обеспечение постоянства показателей. Она дает стабильность. Существует также положительная обратная связь. Предположим, что в случае с описанным выше роботом, двигающимся вдоль стены, выходные линии, ведущие к двигателям, были по ошибке перепутаны. В этом случае отклонение от заданного значения расстояния приведет к драматическим результатам. Робот будет или все дальше удаляться от стены, или врежется в нее. Положительная обратная связь дает нестабильность — именно то, чего в поведении роботов следует избегать.
Существует и еще один тип обратной связи, очень важный в робототехнике. Например, рассмотрим случай, когда бульдозерообразный мобильный робот имеет перед собой эжектор для игры в «футбол». Обычно он высоко поднят, однако, когда робот видит перед собой мяч, опускается почти до земли. Эжектор должно быть близок к поверхности, но не должен касаться ее, чтобы не цепляться за неровности. Для этого он поднимается или опускается двигателем, который наматывает или разматывает намотанный на ось шнур.
В данном случае используются микропереключатели, наиболее Подходящие для подобных механизмов. Если двигатель наматывает, то эжектор вплоть до касания опорным рычагом переключателя . Это замыкает переключатель и передает в микроконтроллер сигнал отключения двигателя. Без подобной системы двигатель продолжал бы вращаться вплоть до повреждения эжектора или обрыва шнура.
Механизм оснащен и вторым переключателем, обнаруживающим момент опускания эжектора до положения над самой землей. Подобные переключатели, используемые для обнаружения чрезмерных перемещений механизмов, называют концевыми.
Аналогичным образом, отслеживание траектории подразумевает движение робота вперед при постоянном опросе контроле датчиков через малые интервалы времени. Даже на прямой линии могут встречаться неровности, заставляющие робота отклониться от намеченного курса. В таком случае срабатывает отрицательная обратная связь, заставляя робота вернуться обратно на траекторию.

Опрос выходного сигнала
Пример с обратной связью от концевых выключателей иллюстрирует один из ключевых принципов программирования роботов: «Скажите ему, что делать, а затем быстро проверьте, сделал ли он это».
В примере с эжектором, дайте команду роботу поднять эжектор, а затем, пока он поднимается, в непрерывном программном цикле проверяйте состояние переключателя 1. Как только эжектор будет поднят достаточно высоко, переключатель 1 замкнется, входной сигнал микроконтроллера изменится, и двигатель остановится.
Источник: qwedr.com