Демонстрационное устройство
Полезная модель относится к роботехнике, используемой для обслуживания людей в общественных местах. Полезная модель при ее использовании обеспечивает возможность комбинированного управления координатным перемещением демонстрационного устройства в целом, перемещением его рабочих органов, а также возможность обучаться при дистанционном управлении. Демонстрационное устройство содержит закрепленный на ходовой части с приводами корпус с передней панелью. В корпусе размещены: управляющая система, блок формирования запроса, блок памяти, блок представления аудио- видеоинформации, блок переадресации запроса, навигационный модуль и адаптер канала связи. На корпусе установлена видеокамера с блоком сканирования, а также манипулятор с рабочим органом - лазерной указкой. Выход блока формирования запроса соединен с первым входом управляющей системы и информационным входом блока переадресации запроса. Видеокамера подключена ко второму входу управляющей системы, а ее третий вход соединен с выходом адаптера канала связи, вход которого соединен с выходом блока переадресации запроса. Остальные блоки демонстрационного устройства подключены своими входами к соответствующим выходам управляющей системы. 3 ил.
Полезная модель относится к роботехнике, используемой для обслуживания людей в общественных местах.
Из уровня техники известно демонстрационное устройство, содержащее множество пользовательских терминалов, подключенных к управляющей системе. Кроме того, демонстрационное устройство содержит информационное табло и принтер, подключенные к управляющей системе и размещенные в месте нахождения продаваемых товаров, а также кассовый аппарат, подключенный к управляющей системе (см. заявку GB - А - №2150728, 1984).
Недостаток этого демонстрационного устройства заключается в том, что оно информирует покупателя только о наличии товара и его стоимости.
Известно также демонстрационное устройство, взятое в качестве прототипа и содержащее, размещенные в корпусе с передней панелью управляющую систему, блок формирования запроса, блок памяти, блок представления аудио- видеоинформации, монетный или карточный аппарат доступа, а также автономный источник питания (энергетическую установку), при этом выход блока формирования запроса соединен с первым входом управляющей системы, первый выход управляющей системы соединен с входом блока представления аудио- видеоинформации, включающий выведенные на переднюю панель корпуса дисплей, громкоговорители, принтер, вход-выход управляющей системы соединен с входом-выходом блока памяти, а выход механизма доступа соединен с вторым входом управляющей системы (см. заявку GВ - А - №2194662, 1986).
Недостаток прототипа заключается в том, что он обеспечивает предоставление покупателю только аудио- и видеоинформацию об интересуемом его товаре и не обеспечивает одновременно с предоставлением указанной выше информации ознакомление покупателя непосредственно с самим товаром.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по созданию мобильного роботехнического демонстрационного устройства, имитирующего деятельность консультанта-продавца
в торговом помещении. Достигаемый технический результат заключается в обеспечении: комбинированной системы (автономного и дистанционного) управления координатным перемещением демонстрационного устройства в целом, перемещением его рабочих органов (указателей, захватов и т.п.), а также возможности обучаться, иными словами действовать на основании опыта, полученного при дистанционном управлении.
Поставленная задача решена тем, что демонстрационное устройство, содержащее размещенные в корпусе с передней панелью управляющую систему, блок формирования запроса, блок памяти, блок представления аудио- видеоинформации, а также автономный источник питания, при этом выход блока формирования запроса соединен с первым входом управляющей системы, первый выход которой соединен с входом блока представления аудио-видеоинформации, вход-выход управляющей системы соединен с входом-выходом блока памяти, согласно полезной модели, дополнительно содержит видеокамеру с блоком сканирования, по крайней мере, один манипулятор с рабочим органом, ходовую часть с приводами, а также размещенные в корпусе блок переадресации запроса, навигационный модуль и адаптер канала связи, видеокамера с блоком сканирования, а также манипулятор с рабочим органом установлены на корпусе, который закреплен на ходовой части, второй выход управляющей системы соединен с входом навигационного модуля, видеокамера подключена ко второму входу управляющей системы, третий выход которой соединен с входом привода блока сканирования, четвертый выход управляющей системы соединен с входом привода манипулятора, а пятый выход управляющей системы соединен с управляющим входом блока переадресации запроса, информационный вход которого соединен с выходом блока формирования запроса, выход блока переадресации запроса соединен с адаптером канала связи, выход которого соединен с третьим входов управляющей системы, навигационный модуль содержит маршрутизатор, датчик положения и блок управления приводами ходовой части, при этом первый вход маршрутизатора является входом навигационного модуля, выход датчика положения соединен со вторым входом маршрутизатора, выход которого соединен с входом блока управления приводами ходовой части, выходы блока управления приводами ходовой части являются
выходами навигационного модуля и соединены с соответвующими им приводами ходовой части.
Преимущество предложенного демонстрационного устройства перед прототипом заключается в том, что, благодаря введению в него ходовой части с приводами, видеокамеры с блоком сканирования, по крайней мере, одного манипулятора с рабочим органом и навигационного модуля, демонстрационное устройство стало мобильным, а следовательно стало обладать более широким набором полезных функций по сравнению с известным из прототипа стационарным устройством. Кроме того, введение в устройство блока переадресации запроса и адаптера канала связи обеспечило достижение технического результата, заключающегося в реализации комбинированной системы (автономного и дистанционного) управления координатным перемещением демонстрационного устройства в целом, перемещением его рабочих органов, а также в возможности обучения (усвоения опыта, полученного при дистанционном управлении).
В дальнейшем полезная модель поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения ожидаемого результата указанной выше совокупностью существенных признаков.
На фиг.1 изображено демонстрационное устройство, общий вид спереди; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - блок схема демонстрационного устройства.
Демонстрационное устройство (фиг.1 и 2) содержит выполненный с передней панелью корпус 1, который закреплен на ходовой части 2, а также установленные на корпусе 1 видеокамеру 3 с блоком 4 сканирования, по крайней мере, один манипулятор 5 с рабочим органом, например, лазерной указкой 6.
Ходовая часть 2 выполнена колесной в виде, например, крестовидной платформы с двумя поперечными (относительно направления перемещения ходовой части 2) элементами 7 и двумя продольными элементами 8. На концевых участках поперечных элементов 7 крестовины установлены ведущие колеса 9, а на концевых участках ее продольных элементов 8 опорные ролики 10. Каждое ведущее колесо 9 снабжено соответствующим ему приводом, предпочтительно электродвигателем 11. Электродвигатели 11 установлены на соответствующем каждому из них поперечном элементе
7 крестовины. Кроме того, ходовая часть содержит стойку 12, на которой закреплен корпус 1. Ходовая часть может быть выполнена также шагающей или колесно-шагающей. Однако выполнение ходовой части колесной является более предпочтительный при реализации мобильного роботехнического демонстрационного устройства, имитирующего деятельность консультанта-продавца в торговом помещении.
Электронная часть демонстрационного устройства размещена внутри корпуса 1 и включает (фиг.3) управляющую систему 18, блок 14 формирования запроса, блок 15 переадресации запроса, блок 16 памяти, блок 17 представления аудио- видеоинформации, включающий (как и в прототипе) выведенные на переднюю панель корпуса 1 дисплей, громкоговорители, принтер, навигационный модуль 18 и адаптер 19 канала связи (интерфейс). Выход блока 14 формирования запроса соединен с первым входом управляющей системы 13 и информационным входом блока 15 переадресации запроса. Первый выход управляющей системы 13 соединен с входом блока 17 представления аудио- видеоинформации. Второй выход управляющей системы 13 соединен с входом навигационного модуля 18. Третий выход управляющей системы 13 соединен с входом привода блока 4 сканирования. Четвертый выход управляющей системы 13 соединен с входом привода манипулятора 5. Пятый выход управляющей системы соединен с управляющим входом блока 15 переадресации запроса. Вход-выход управляющей системы 13 соединен с вход-выходом блоке 16 памяти. Второй вход управляющей системы 13 соединен с выходом видеокамеры. Выход блока 15 переадресации запроса соединен с входом адаптера 19 канала связи (на чертеже не показан), а выход адаптера 19 канала связи соединен с третьим входом управляющей системы 13. Канал связи (предпочтительно беспроводной) служит для связи демонстрационного устройства с терминалом оператора при работе его в режиме дистанционного управления.
Навигационный модуль 18 содержит маршрутизатор 20, датчик 21 положения демонстрационного устройства и блок 22 управления приводами ходовой части 2. Первый вход маршрутизатора 20 является входом навигационного модуля 18. Второй вход маршрутизатора 20 соединен с выходом датчика 21 положения. Выход маршрутизатора 20 соединен с входом блока 22 управления
приводами ходовой части 2, а выходы блока 22 являются выходами навигационного модуля 16 и соединены с соответствующим каждому из них электродвигателем 11. Кроме того, демонстрационное устройство содержит автономный источник питания (на чертежах не показан).
В качестве управляющей системы 13 может быть применен используемый в промышленной роботехнике блок формирования управляющей информации с анализом динамических знаний с целью их сохранения в блоке памяти (см. А.А.Лукьянов Интеллектуальные задачи мобильной роботехники, изд. Иркутского государственного университета, 2005, [1] с.80-120). Блок 14 формирования запроса может быть выполнен аналогично тому, как описано в прототипе или как описано в патенте RU - С1 - №2102789, 1998 (2). Аналогично в качестве блока 17 представления аудио- видеоинформации может быть использован блок того же функционального назначения, описанный в прототипе и включающий дисплей, громкоговорители, принтер. В предпочтительном варианте осуществления полезной модели; блок 17 представления аудио-видеоинформации содержит синхронизатор речи, аналогично тому, как описано в патенте [2]. В качестве блока 16 памяти могут быть использованы серийно выпускаемые накопители с требуемыми характеристиками. Иными словами в простейшем варианте осуществления полезной модели демонстрационное устройства может быть выполнено на базе серийного персонального компьютера. Блок 16 памяти, в предпочтительном варианте осуществления полезной модели, содержит в частности базу 23 заданий, базу 24 навигационно-манипуляционных данных и базу 25 знаний. В качестве блока 4 сканирования и манипулятора 5 могут быть использованы манипуляторы со сферической или угловой системой координат (см. Е.И.Юревич, Основы роботехники, С-П, БХВ, Петербург, 2005, [3] с.55-56). Кроме лазерной указки 6 могут быть использованы другие рабочие органы промышленных роботов, в частности захваты в виде пальцев рук [3]. Маршрутизатор 20 выполнен на базе контроллера, в памяти которого записана карта рабочего пространства (торгового помещения). Сведения, необходимые для обеспечения координатного перемещения демонстрационного устройства по заранее запланированной траектории содержатся в следующих статьях: Мартыненко Ю.Г.
Динамика мобильных роботов, Соровский образовательный журнал, т.6 №5, 2000 г., с.110-116; Охоцимский Д.Е., Мартыненко Ю.Г., Новые задачи движения и управления движением мобильных колесных роботов. Успехи механики, т.2, №1, 2003, с.3-46. В качестве датчика 21 положения демонстрационного устройства используется, предпочтительно QPS приемник, так как использование искусственных ориентиров (см. [1] с.82-89) не эффективно в торговом помещении вследствие экранирования части ориентиров покупателями. Блок 15 переадресации запроса может быть выполнен, например, на регистрах, в которые вводится сигнал, соответствующий очередному запросу, с последующим считыванием этого сигнала при подаче соответствующего сигнала на управляющий вход блока 15 переадресации сигнала. В принципе в блоке 15 переадресации запроса могут быть использованы и другие накопители, используемые в устройствах памяти.
Адаптер 19 канала связи может быть выполнен аналогично тому, как описано в [2]. Блок 22 управления приводами ходовой части 2 выполняется соответствующим используемым приводам по рекомендациям, приведенным в книгах Афонин В.Л. и Макушкин В.А. Интеллектуальные роботехнические системы, М., 2005, а также [3]. Кроме упомянутых выше узлов блока 17 представления аудио- видеоинформации на переднюю панель корпуса 1 выведены также кнопочный узел (клавиатура) используемого в блоке 14 формирования запроса человеко-машинного интерфейса. В качестве автономного источника питания может быть использован аккумулятор, обеспечивающий электроснабжение всех узлов демонстрационного устройства. Цепь электропитания элементов демонстрационного устройства на чертежах не показана.
Демонстрационное устройство используется следующим образом. Предварительно оператор определяет те ситуации, которые по его мнению могут возникнуть при общении демонстрационного устройства с покупателем. Далее осуществляется планирование деятельности демонстрационного устройства в каждой запланированной ситуации и формирование программного модуля, обеспечивающего выполнение демонстрационным устройством задания, которое связано с каждой смоделированной оператором ситуацией. Каждому заданию присваивается свой код, а остальные данные заносятся в соответствующие базы блока 16 памяти в процессе дистанционного
управления оператором демонстрационным устройством. При этом в управляющей системе 13 осуществляется анализ динамических знаний, поступающих на ее третий вход, и запись их в соответствующие базы блока 16 памяти в соответствии с кодом выполняемого задания. После этого предложенное демонстрационное устройство готово к работе в режиме автоматического (автономного) обслуживания покупателей в торговом помещении (зале).
Нуждающийся в консультации покупатель с помощью человеко-машинного интерфейса блока 14 формирования запроса осуществляет ввод своего запроса, который после соответствующего кодирования поступает с выхода блока 14 формирования запроса на первый вход управляющей системы 13 и одновременно для хранения на информационный вход блока 15 переадресации запроса, на управляющем входе которого сигнал отсутствует. В управляющей системе 13 осуществляется анализ кода запроса, поступившего в результате общения покупателя с демонстрационным устройством, путем сравнения кода запроса с кодами заложенного в базе 23 заданий блока 16 памяти набора программных модулей, который взаимно однозначно соответствует набору заранее запланированных (смоделированных) заданий для предложенного роботехнического демонстрационного устройства. При совпадении кода запроса с кодом одного из программных модулей (иными словами, с одним из ранее запланированных заданий для демонстрационного устройства) осуществляется запуск этого программного модуля. Иными словами, осуществляется генерация плана действия демонстрационного устройства, который обеспечивает выполнение им соответствующего заранее запланированного задания.
Управление реализацией заложенного в базе 23 заданий блока 16 памяти плана действия включает, во-первых, запуск в соответствующей последовательности программ управления индивидуальным поведением, обеспечивающими, с одной стороны, координатное управление перемещением демонстрационного устройства в целом к цели по заложенному в база 24 навигационно-манипуляционных данных блока 16 памяти маршруту движения, а с другой стороны, управление движением отдельных частей (манипуляторов) демонстрационного устройства, в данном случае манипулятора 5 с рабочим органом в виде лазерной указки 6. Во-вторых, запуск программы "ответчик", обеспечивающей генерацию сообщений
из базы 25 знаний блока 16 памяти в виде проговаривания и/или отображения текстовой и/или графической информации.
Перед запуском программ, обеспечивающих координатное управление перемещением демонстрационного устройства в целом, из базы 25 знаний блока 16 памяти генерируется сообщение, предпочтительно в виде фонограммы, в котором содержится, например, приветственное обращение к покупателю, а также приглашение следовать за демонстрационным устройством при его последующем перемещении по торговому помещению по запланированному в соответствии с выполняемым им заданием маршруту. При этом сигнал, соответствующий этому сообщению подается с первого выхода управляющей системы на вход блока 17 представления аудио- видеоинформации.
Управление координатным перемещением демонстрационного устройства в целом осуществляется с помощью навигационного модуля 18, который включает выполненный в виде контроллера маршрутизатор 20, в памяти которого записана карта рабочего пространства (торгового помещения) демонстрационного устройства. Сигнал, соответствующий маршруту движения демонстрационного устройства к цели (демонстрируемому товару) подается со второго выхода управляющей системы на первый вход маршрутизатора 20, который является входом навигационного модуля 18. Сигнал, соответствующий текущему местоположению демонстрационного устройства на упомянутой выше карте, поступает на второй вход маршрутизатора 20 с выхода датчика 21 положения глобальной или локальной навигации, например, с GPS приемника. В соответствии с данными, поступающими на первый и второй входы маршрутизатора 20 на его выходе формируется сигнал, поступающий на вход блока 22 управления приводами ходовой части демонстрационного устройства, например электродвигателями 11. С выходов блока 22 управления приводами, которые являются выходами навигационного модуля 18, осуществляется подача электрической энергии на электродвигатели 11, соответствующие каждому ведущему колесу 9 ходовой части 2 демонстрационного устройства, а следовательно его перемещение по запланированному маршруту до цели.
В конечной точке запланированного маршрута демонстрационное устройство останавливается. После этого осуществляется
сначала генерация из базы 25 знаний блока 16 памяти изображения интересуемого покупателя товара, а затем запуск программы визуального поиска этого товара с помощью сканирующей видеокамеры 3. Поиск нужного товара осуществляется путем сканирования видеокамерой 3 заложенной в базе 24 навигационно-манипуляционных данных блока 16 памяти запланированной заранее зоны торгового помещения, сравнения полученного с помощью видеокамеры 3 текущего изображения (сигнал, соответствующий этому изображению поступает с выхода видеокамеры 3 на второй вход управляющей системы 13) с изображением, извлеченным из базы знаний 25 блока 16 памяти, до момента полного совпадения изображения, полученного с помощью видеокамеры 3, с заданным. Для этого с третьего выхода управляющей системы 13 соответствующий сигнал подается на вход привода блока 4 сканирования. На следующем этапе (при неподвижной видеокамере 3) осуществляется запуск программы, обеспечивающей перемещение по поверхности упомянутого выше товара светового пятна лазерной указкой 6 по заложенной в базе 24 навигационно-манипуляционных данных блока 16 памяти заранее запланированной траектории, при этом положение светового пятна лазерной указки 6 на поверхности товара контролируется с помощью находящейся неподвижно видеокамеры 3, сигнал с которой подается на второй вход управляющей системы 13. При этом с четвертого, выхода управляющей системы 13 соответствующий сигнал подается на вход привода манипулятора 5, который связан с лазерной указкой 6. При этом синхронно с перемещением светового пятна по поверхности объекта из базы 25 знаний блока 16 памяти генерируются аудио- и видео сообщения, которые воспроизводятся с помощью блока 17 представления аудио- видеоинформации.
Таким образом, с помощью установленной на манипуляторе 5 лазерной указки 6 осуществляется показ покупателю непосредственно на самом товаре расположение его функциональных узлов, органов управления, а также других элементов демонстрируемого товара с одновременным аудио- и видео комментариями. Здесь необходимо отметить, что, если согласно заданию необходимо продемонстрировать покупателю не один, а несколько товаров, то по окончании демонстрации первого товара, демонстрационное устройство перемещается к следующему товару (цели) аналогично
тому, как описано выше.
По окончании демонстрации интересуемого покупателя товара покупатель может ввести дополнительный запрос на распечатку заинтересовавшего его информационного материала, а также, при необходимости, товарного чека на заинтересовавший его товар.
После этого осуществляется запуск соответствующей программы, обеспечивающей перемещение демонстрационного устройства в запланированное заранее исходное, положение в торговом помещении.
При несовпадении кода запроса ни с одним из кодов программных модулей, хранящихся в базе 23 заданий блока 16 памяти, управляющая система 13 формирует сигнал, поступающий с ее пятого выхода на управляющий вход блока 15 переадресации запроса. В результате запрос, поступивший ранее на вход блока 15 переадресации запроса передается с выхода этого блока на вход адаптера 19 канала связи. Далее запрос с вход-выхода адаптера 19 канала связи по каналу связи (предпочтительно беспроводного) передается на терминал оператора. Одновременно управляющая система переходит в режим дистанционного управления с обучением. Оператор, получивший переадресованный ему запрос, анализирует его и планирует деятельность демонстрационного устройства для выполнения им незапланированного заранее задания. Далее осуществляется дистанционное управление демонстрационным устройством, путем подачи соответствующих управляющих сигналов сначала по каналу связи на вход-выход адаптера 19 канала связи, а затем с его выхода на третий вход управляющей системы 13. При этом, в режиме дистанционного управления, в управляющей системе 13 осуществляется анализ динамических знаний и запись их в соответствующие базы данных блока 16 памяти в соответствии с кодом присвоенным незапланированному заранее запросу. По окончании выполнения действий, связанных с выполнением незапланированного запроса, оператор передает сигнал, вновь переводящий управляющую систему 13 в режим автоматического (автономного) обслуживания покупателей. При этом, демонстрационное устройство готово к выполнению автономно дополнительно еще одного задания.
Предложенное демонстрационное устройство является, по
существу, мобильным роботом, имитирующим деятельность консультанта-продавца в торговом помещении, и может быть использовано в крупных торговых центрах бытовой техники, аудио- видеотехники и т.п. где требуется большое количество консультантов.
Демонстрационное устройство, содержащее размещенные в корпусе с передней панелью управляющую систему, блок формирования запроса, блок памяти, блок представления аудио-, видеоинформации, а также автономный источник питания, при этом выход блока формирования запроса соединен с первым входом управляющей системы, первый выход которой соединен с входом блока представления аудио-, видеоинформации, вход-выход управляющей системы соединен с входом-выходом блока памяти, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит видеокамеру с блоком сканирования, по крайней мере, один манипулятор с рабочим органом, ходовую часть с приводами, а также размещенные в корпусе блок переадресации запроса, навигационный модуль и адаптер канала связи, видеокамера с блоком сканирования, а также манипулятор с рабочим органом установлены на корпусе, который закреплен на ходовой части, второй выход управляющей системы соединен с входом навигационного модуля, видеокамера подключена ко второму входу управляющей системы, третий выход которой соединен с входом привода блока сканирования, четвертый выход управляющей системы соединен с входом привода манипулятора, а пятый выход управляющей системы соединен с управляющим входом блоке переадресации запроса, информационный вход которого соединен с выходом блока формирования запроса, выход блока переадресации запроса соединен с адаптером канала связи, выход которого соединен с третьим входом управляющей системы, навигационный модуль содержит маршрутизатор, датчик положения и блок управления приводами ходовой части, при этом первый вход маршрутизатора является входом навигационного модуля, выход датчика положения соединен со вторым входом маршрутизатора, выход которого соединен с входом блока управления приводами ходовой части, выходы блока управления приводами ходовой части являются выходами навигационного модуля и соединены с соответствующими им приводами ходовой части.
