Биолоид STEM
Роботите и роботизираните системи са от различни видове, като правило те се класифицират по сложност, хардуерен компонент, конструктивни характеристики, метод на управление и много други параметри.
На свой ред съществува традиционна класификация за системите за управление на роботи. Системата за управление според метода на управление е разделена на три типа.
Биотехническите системи се наричат такива системи за управление, в процеса на които човек участва.
Системите за командно управление са такива системи, при които всеки задвижващ механизъм на робота се управлява отделно, например управление на всяко задвижване на манипулатора поотделно и др.
Системите за контрол на копирането използват или напълно идентичен модел на робот, или всеки друг механизъм, който задава желаното движение като движещо движение. Най-популярният пример е екзоскелет - механизиран костюм, с който човек може да владее доста тежки товари.
Полуавтоматичните системи се основават на ръчно управление от човешки оператор, но от своя страна редица задвижващи механизми на роботизираната система работят автоматично. Пример за такава система за управление е манипулаторен захват, задвижван от оператора с помощта на джойстик. Когато контролира движението на захващащия манипулатор, потребителят задава вектора и скоростта на движение, а системата за управление автоматично изчислява закона за управление за всяко от задвижванията на робота поотделно.
Такива системи за управление се наричат автоматични, в процеса на които човек не участва.
Софтуерните системи за управление са тези системи, в коитоуправлението на задвижващия механизъм на робота се извършва по строго определена програма. Примери за такива системи за управление са системи за управление на производствени машини, като конвейери или портални кранове и товарачи.
Адаптивните системи за управление работят, като се адаптират към промените в състоянието на околната среда, което се записва с помощта на различни сензорни устройства. Например, системата за управление на робот, движещ се по линия, е адаптивна, тъй като в процеса на движение на робота позицията на линията се определя с помощта на сензори и позицията на робота се коригира спрямо нея.
Интелигентните системи за управление са най-сложните системи за управление, които работят на базата на информация за състоянието на околната среда, получена от различни сензорни устройства. Разликата между интелигентните системи за управление и адаптивните е, че те анализират състоянието на системата в момента и прогнозират по-нататъшен сценарий за развитие на събитията. Също така интелигентните системи включват системи, които работят с информационни бази данни и издават собствен закон за управление в съответствие с един от сценариите, вградени в базата данни и който най-добре отговаря на текущата ситуация.
Интерактивни системи за управление се наричат такива системи за управление, които работят както автоматично, така и под човешки контрол.
Автоматизираните системи за управление са системи за управление, които работят автоматично, но също и частично под човешки контрол.
Системите за надзорен контрол са системи за контрол, които работят напълно автономно, в които на човек е възложена ролята на наблюдател или контролер на качеството на извършената работа.
Системи за управление на диалогработят в пряк контакт с човек, докато стратегията на системата за управление се избира въз основа на текущото състояние и целите, преследвани както от програмата на системата за управление, така и от човешкия оператор. Такива системи включват системи за управление с жестове или системи за гласово управление.
Като част от тази работа се предлага да се разработи система за управление на електронно пиано. Електронното пиано е устройство, което възпроизвежда звукови сигнали на различни ноти. Това устройство се управлява от потребителя в ръчен режим, който натиска клавишите - специални пластини, разположени над инфрачервените сензори. При натискане на всеки от тези бутони се задейства IR сензор, който се регистрира от системата за управление. В зависимост от броя на натиснатия сензор се възпроизвежда една от мелодиите.
Както обикновено, тази работа се състои от две практически части, фокусирани върху подробното изучаване на материала. Първата част се занимава с възпроизвеждане на звуци и настройка на тяхната тоналност. Втората част е посветена на въпросите за промяна на октавите с помощта на бутоните за управление, разположени на контролера CM-530.
Може би някои няма да могат да припишат разработваното устройство на роботи, но въпреки това електронното пиано е ярък пример за ръчно управлявани технически системи, които се срещат навсякъде в ежедневието.
[редактиране] Ръчно управление на устройството с помощта на масив от инфрачервени сензори
За да управлявате ръчно електронно пиано, е необходимо да проектирате начина на работа с традиционно пиано върху техническите средства, които са в основата на устройството. За да симулира натискането на клавишите на традиционно пиано, се използва набор от 7 IR сензора, чието докосване щеизсвирете една от нотите.
Възпроизвеждането на звуци и мелодии се извършва с помощта на високоговорител, вграден в контролера CM-530. Всеки звук, възпроизведен от високоговорителя, е резултат от наслояване на ноти с различни октави, точно като нормалната музика.
В програмната среда RoboPlus всички възможни звуци са реализирани като специални функции, достъпни за потребителя. Функцията се извиква с помощта на прозореца на контролния панел в раздела Музикална скала, където можете да изберете една от тях в изскачащото меню, включително в зависимост от октавата.
В бъдеще всяка от функциите може да бъде извикана в съответното условие за задействане на един от IR сензорите.
Задава се интервал от време за всяка нота, която да се свири в началото на програмата. След това се задава прагът на реакция на всеки IR сензор и този дизайн включва процеса на сравняване на показанията на сензора и зададената стойност, т.е. замества израза IF.
Алгоритъмът на програмата работи в безкраен цикъл, който анализира кой от IR сензорите е работил в зависимост от натиснатата клавишна комбинация.
Както споменахме по-рано, всеки сензор има специфична нота, която се възпроизвежда, когато се задейства. Мелодията се възпроизвежда през времето scale_play_duration, а типът на възпроизвежданата мелодия съответства на стойността на променливата scale.
Средата за програмиране RoboPlus разполага със специални инструменти за реализиране на софтуерни прекъсвания.
Конструкцията CALLBACK е функция, която реализира софтуерно прекъсване, което потребителят може да разработи. В разглеждания пример прекъсването на работата на контролера е причинено от активирането на масив от IR сензори, т.е.ако в даден момент се задейства инфрачервеният сензор, стойността на ключовата променлива незабавно се променя, което води до промяна в процеса на изпълнение на основната програма. В този случай, след промяна на ключовия параметър, се изпълнява съответната нота.
Има някои изисквания за прекъсвания, обикновено изискванията са малко по-различни в зависимост от вида на програмируемия контролер и средата за разработка. В случай на използване на среда RoboPlus и контролер CM-530, основните изисквания са както следва:
1) В една програма може да се използва само едно прекъсване.
2) Функция - манипулаторът на прекъсване може да бъде без име.
3) Функция – манипулаторът на прекъсванията трябва да бъде описан в тялото на основната функция.
4) Размерът на функцията - обработката на прекъсванията не трябва да надвишава 512 байта.
Използването на прекъсвания дава възможност да се разработи система за управление, която бързо реагира на външни влияния или команди на оператора. Поради факта, че преходът към изпълнение на програмата за обработка на прекъсвания става почти мигновено, системата за управление може да реагира на външен сигнал своевременно и да коригира работата си.
[редактиране] Ръчно управление на устройството с помощта на набор от IR сензори и бутони на контролера CM-530
Нека разгледаме по-сложен процес на управление на електронно пиано, а именно ръчно задаване на ноти и октави едновременно. Бележките се настройват по същия начин, както в предишната част на работата, а октавите се задават чрез натискане на бутоните за управление на контролера CM-530.
Нека програмираме бутоните L, R, D на контролера CM-530 да възпроизвеждат съответно висока октава, ниска октава и половин октава.
Съгласно горния алгоритъм, управлението на елпианото се извършва по следния начин: един от бутоните, съответстващ на октавата, се затяга и след това се натиска „клавишът“ на пианото, възпроизвеждайки нотата.
Програмата за управление е идентична с тази, разгледана в първата част. Разликата е допълнително условие, което отчита кой от бутоните на контролера е натиснат в момента.
Мелодиите, изпълнявани във всеки от случаите, се избират измежду стандартните функции, реализирани в средата RoboPlus.
По този начин, чрез комбиниране на отделни ноти и музикални клавиши, всяка мелодия може да бъде възпроизведена.
[редактиране] Заключение
В рамките на тази работа беше разгледан процесът на разработване на система за ръчно управление на електронно пиано. Освен това бяха разгледани характеристиките на използването на прекъсвания като един от най-важните инструменти за разработване на управляващи програми за програмируеми контролери.
За консолидиране на придобитите умения се предлага да се обмисли програма, с която можете да запишете произволна мелодия в паметта на контролера. Възпроизвеждайки звуци с помощта на "клавишите" на електронното пиано, потребителят променя стойността на променливите на мащаба.
Възпроизвежданите звуци се записват, докато бутонът S е натиснат или докато броят на възпроизведените звуци надвиши 30. След това, като натиснете отново бутона S, можете да възпроизведете мелодия.
Проблемът, разглеждан в тази статия, може да изглежда доста прост и няма нищо общо с роботиката, но това в никакъв случай не е така. Тази работа илюстрира характеристиките на процеса на разработване на системи за ръчно управление, които са доста често срещани в ежедневието. Освен това обектът на изпращане на такива системи за управление не трябва да бъде робот.или сложен механизъм, може да бъде всяко електронно устройство.