Система мобильных роботов, объединенных посредством радио и инфракрасного каналов связи

Полезная модель относится к области робототехники и может быть использована в роботизированных системах сбора бытовых отходов, транспорта, строительства и гражданской безопасности. Задача полезной модели - повышение надежности и ускорение выполнения задания роботизированной системой. Для достижения технического результата используются два и более мобильных робота, связанных по каналу радиосвязи и дополнительному независимому направленному инфракрасному приемопередатчику, в которых применяется система управления, позволяющая двум и более роботам совместно выполнять задание в пределах одной территории.

1 п.ф., 2 ил.

Полезная модель относится к области робототехники и может быть использована в роботизированных системах сбора бытовых отходов, транспорта, строительства и гражданской безопасности.

Известна система с мобильным роботом, выполненная с использованием высокочастотного модуля (RU 2210491 C2, Кл. B25J 5/00, B25J 9/00, 2001 год), содержащая устройство для перемещения мобильного робота по помещению, устройство для обнаружения наличия препятствия на пути мобильного робота, устройство для определения местоположения мобильного робота, первый приемопередатчик, содержащий ВЧ-модуль, для передачи и приема сигнала для управления устройством для перемещения мобильного робота, устройством для обнаружения препятствий и устройством для определения местоположения, и управляющий компьютер для обработки данных о сигнале с первого приемопередатчика и передачи управляющей команды на мобильный робот, причем управляющий компьютер содержит средства связи для связывания компьютера с Интернет.

Надежность системы с мобильным роботом, выполненной с использованием высокочастотного модуля ниже чем при использовании двух и более роботов. Очевидно, что введение дополнительных каналов связи также позволить повысить надежность системы.

В качестве прототипа выбран известный мобильный робот, содержащий подвижную тележку, блок радиосвязи, блок приемника инфракрасной связи, цифровой блок управления, а также другие элементы, которые не являются предметом обсуждения данной заявки (Mondada К, Bonani M., Raemy X., Pugh J., Cianci С., Klaptocz A., Magnenat S., Zufferey J.-C., Floreano D. and Martinoli A. The e-puck, a Robot Designed for Education in Engineering // Proceedings of the 9^th Conference on Autonomous Robot Systems and Competitions. 2009. pp.59-65¹). Известный прототип объединяется в систему двух и более роботов в научных целях с использованием только блока радиосвязи (C.M.Cianci, X.Raemy, J.Pugh, and A.Martinoli. Communication in a swarm of miniature robots: The e-puck as an educational tool for swarm robotics // Swarm Robotics: Second Sab 2006 International Workshop, Rome, Italy, September 30-October 1, 2006 Revised Selected Papers. Springer Verlag.2007.pp.103-115²).

Задача полезной модели - повышение надежности и ускорение выполнения задания роботизированной системой.

Технический результат достигается тем, что используются два и более мобильных робота, связанных по каналу радиосвязи и дополнительному независимому направленному инфракрасному приемопередатчику, в которых применяется система управления, позволяющая двум и более роботам совместно выполнять задание в пределах одной территории.

Применение двух независимых каналов передачи данных между мобильными роботами входящими в систему, увеличивает надежность функционирования системы сравнительно с прототипом.

Использование направленного инфракрасного приемопередатчика позволяет ускорить процесс взаимного позиционирования мобильных роботов входящих в систему.

На фиг.1 представлен вид сверху на процесс связи двух мобильных роботов. Мобильные роботы (1, 2) цилиндрической формы имеют направленные инфракрасные приемопередатчики, для конкретности четырехсторонние. Связь у первого мобильного робота может осуществляться в секторах (3, 4) инфракрасной приемопередачи, а у второго - в секторах (5, 6) инфракрасной приемопередачи. При этом по информации о направлении секторов (4, 6) инфракрасной приемопередачи, в которых осуществляется связь, имеется возможность вычислить взаимную ориентацию и частично взаимное расположение мобильных роботов (1, 2). Ориентация вычисляется с использованием логических выражений: если для связи используются сектора (4, 6) инфракрасной приемопередачи, то угол между осью колес мобильных роботов лежит в диапазоне ₁₂, где углы ₁ и ₂ зависят от количества и направленности секторов инфракрасного приемопередатчика. Взаимное расположение с невысокой точностью определяется по мощности принимаемого сигнала инфракрасного приемопередатчика. Для этого учитывается обратно квадратичная зависимость мощности принимаемого инфракрасного излучения от расстояния между ведущими приемопередачу мобильными роботами: , где P - мощность принимаемого сигнала, A - коэффициент, зависящий от параметров поглощения инфракрасного излучения средой, R - расстояние между ведущими приемопередачу мобильными роботами. С учетом неравномерности приемной и передающей диаграмм направленности в реальных применениях расстояние между ведущими приемопередачу мобильными роботами определяется с погрешностью.

Информация о взаимных ориентации и расположении ускоряет процесс выполнения задач системой мобильных роботов, в которых требуется их взаимодействие.

Система мобильных роботов, объединенных посредством радио и инфракрасного каналов связи, показанная на Фиг.2, состоит из двух и более мобильных роботов, каждый из которых содержит подвижную тележку (1), блок цифрового управления (2), блок радиосвязи (3), блок направленного инфракрасного приемопередатчика (4). В цифровом блоке управления каждого мобильного робота реализована система управления, использующая данные о направлении инфракрасной связи (5) и позволяющая двум и более мобильным роботам совместно работать над выполнением одной задачи.

Система двух и более мобильных роботов, функционирующих в едином рабочем пространстве, каждый из которых содержит подвижную тележку, блок цифрового управления и блок радиосвязи, отличающаяся тем, что каждый из роботов содержит блок направленного инфракрасного приемопередатчика, а в блоке цифрового управления каждого мобильного робота реализована система управления, связывающая мобильные роботы по каналу радиосвязи и каналу направленного инфракрасного приемопередатчика, которая позволяет двум и более мобильным роботам, используя информацию о направлении инфракрасной связи, совместно работать над выполнением одной задачи.