1.4 Система керування адаптивного робота
Системи чуття промислових роботів, конструкція цих систем, характеристики й алгоритми обробки інформації не можна розглядати поза взаємозв'язком із системою керування робота. Існують проблеми узгодження параметрів систем чуття, мов їхнього програмування й процесу навчання з відповідними характеристиками промислового робота. Серед таких проблем в області використання масиву інформації про зовнішнє середовище, сформованого за допомогою систем чуття роботів, необхідно відзначити наступні три групи: подання інформації, планування обробки інформації й організація адаптивного керування.
Для раціонального використання інформації, що збирається системами чуття, необхідно розробити формалізований опис даних про параметри робота й навколишнього для нього робочого простору у формі, що забезпечує легкість, доступність, зручність кодування й наступного введення в цифрову систему керування маніпулятора, а також організувати обробку сенсорної інформації відразу на декількох ієрархічних рівнях системи керування.
Проблеми організації адаптивного керування полягають в необхідності забезпечення одночасної обробки великого обсягу інформації й формування команд керування в реальному масштабі часу, моделювання процесів функціонування адаптивного робота з метою розробки методів самонавчання систем керування на основі сенсорної інформації, що використовується у процесі функціонування робота. Серед проблем керування адаптивними роботами слід зазначити розробку методів керування з використанням елементів теорії штучного інтелекту й удосконалювання проблемно-орієнтованих мов для програмування процесів навчання й керування роботів, оснащених системами чуття.
Наведений перелік проблем, які доводиться вирішувати при створенні досконалих адаптивних роботів, свідчить, що подальший розвиток систем чуття в значній мірі визначається рівнем розвитку теорії штучного інтелекту.
Система керування адаптивного робота виконує наступні основні функції: прийом інформації від системи чуття і її обробка, забезпечення зв'язку з людиною-оператором, керування маніпулятором відповідно до завдання, сформульованого оператором, і тієї інформації, що система керування одержує від системи чуття.
Однією з характерних рис адаптивного робота є чітко виражена ієрархія його систем керування. Наявність ієрархічних рівнів може бути властиво системам керування й не адаптивних роботів, однак ієрархія - це необхідний спосіб організації цілеспрямованого поводження адаптивного робота. Цей спосіб полягає в декомпозиції функцій системи керування робота, визначенні потоків інформації між підсистемами, що реалізують ці функції, і, нарешті, реалізації цих функцій на відповідних обчислювальних пристроях.
Ядром системи керування адаптивних роботів є, як правило керуюча микро-ЕОМ, мультипроцесорні обчислювальні системи.
Програмне забезпечення адаптивних роботів - це одна з основних проблем, що постають перед розроблювачами систем керування й систем чуття цих роботів, особливо СТЗ. Програмне забезпечення визначає рівень адаптації робота.
Існують різні підходи до розробки програмного забезпечення адаптивних роботів. Останнім часом все більше застосування знаходить підхід, основу якого покладений погляд на програмне забезпечення як на проблемно-орієнтовану операційну систему, що містить практично всі атрибути універсальних операційних систем: розвинене ядро, монітор, широкий набір керуючих і обробних програм (особливу роль серед останніх грають язикові транслятори).
До достоїнств такого підходу можна віднести наступне.
- Для проектування й розробки програмного забезпечення роботів можна скористатися багатим досвідом і результатами, отриманими при розробці універсальних операційних систем, а також операційних систем реального часу.
- Аналогія з операційними системами породжує нові ідеї й підходи, які можна транспонувати із систем програмування обчислювальних машин на системи програмування роботів.
Конструктивність розглянутого підходу полягає в тому, що при проектуванні програмного забезпечення адаптивного робота використовується універсальна операційна система не тільки як програмна база інструментальних робото-технічних комплексів, але і як ядро розроблювального проблемно-орієнтованого забезпечення.
Програмному забезпеченню адаптивного робота властиве наступне:
- Мультизадачність є практичним вираженням ієрархічного способу організації системи керування адаптивного робота. При цьому кожний рівень ієрархії оформляється у вигляді одного або декількох завдань, кожне з яких реалізує виконувану даним ієрархічним рівнем функцію, наприклад, виділення рівня привода й рівня обробки сенсорної інформації. Причому найчастіше цим завданням виділяють окремий процесор.
- Людина-Оператор має можливість втручатися в процес виконання роботом завдання: призупинити його (з можливістю наступного перезапуску), динамічно змінювати його параметри (наприклад, швидкість руху захвата й т.п.).
- Паралельно з виконанням роботом завдання людина-оператор може формувати нові робочі програми у вигляді текстів на вхідній проблемно-орієнтованій мові керування.
Найважливішою характеристикою адаптивного робота є простота й легкість роботи з ним людини-оператора. З одного боку, оператор повинен мати можливість сформувати завдання, що не обов'язково повинне бути прямо пов'язане з рухом маніпулятора; з іншого боку, робот повинен при необхідності інформувати оператора про стан системи в цілому, етапах виконання завдання й т.д.
Мова, на якій формується завдання роботові, а також транслятор з неї є найважливішою частиною програмного забезпечення адаптивного робота. Основне завдання розробки програмного забезпечення - це створення високорівневих проблемно-орієнтованих мов керування роботом.
Проблемно-орієнтована мова керування - це більшою мірою компонента програмного забезпечення адаптивного робота. Основним способом подання завдання адаптивному роботові є програма, написана проблемно-орієнтованою мовою.
У наш час спостерігається бурхливий розвиток мов керування рухом роботів.
Елементи адаптації робота відбиті в різного роду умовних операторах мови.