Политехнический музей

Творческая научно-техническая лаборатория

«Адаптивные мобильные универсальные роботы»

«Мобильный робот АМУР-1»

Руководство по эксплуатации

Версия 1.0.4. 20.05.2006

Москва, 2006

Содержание

Введение......................................................................................................................................... 3

Устройство робота........................................................................................................................ 3

Технические характеристики робота....................................................................................... 3

Органы управления................................................................................................................... 4

Датчики...................................................................................................................................... 5

Демонстрация................................................................................................................................ 6

Режим «РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ»........................................................................................... 7

Режим «ОБУЧЕНИЕ»................................................................................................................ 7

Режим «ПОИСК ЦЕЛИ»........................................................................................................... 8

Режим «ПОИСК ЛИНИИ»........................................................................................................ 9

Обслуживание робота................................................................................................................... 9

Процедура зарядки аккумуляторов робота.............................................................................. 9

Компоненты робота.................................................................................................................... 11

ИК датчики обнаружения препятствий............................................................................ 11

Модуль воспроизведения звука.......................................................................................... 11

Система ориентации по активным маякам....................................................................... 11

Введение

Робот АМУР (Адаптивный мобильный универсальный робот) является основной компонентой проекта «Адаптант». Целью проекта является демонстрация принципов моделирования условно-рефлекторного поведения на базе универсальных мобильных минироботов.

Робот представляет собой автономную платформу, имеющую на борту программируемый контроллер на основе однокристальной ЭВМ ATMEGA162, набор различных датчиков, исполнительные механизмы (эффекторы), модули связи с управляющим компьютером. Робот построен по модульному принципу, что позволяет использовать его компоненты и для других разработок.

Решаемые задачи:

· Моделирование условно-рефлекторного поведения.

· Псевдовзаимодействие роботов.

· Интеллектуальное поведение - задача индуктивной классификации на основе эволюционного моделирования и ДСМ-метода.

Устройство робота

Технические характеристики робота

- питание – аккумулятор 12В 4А*ч, время автономной работы 3 ч

- вес - 5 кг, габаритные размеры 400х190х250 мм

- главный контролер – Atmel ATMega162, 7МГц, 8Кб Flash, 0.5Кб RAM

- двигатели постоянного тока, скорость перемещения – 30 см/сек

- 4 датчика полосы, 2 бесконтактных ИК датчика обнаружения препятствий

- 2 «глаза» для обнаружения активных маяков на расстоянии до 4 м

- «пушка» для гашения активных маяков

- модуль для воспроизведения звуков, 16 кГц, 16 фрагментов, 32 секунды

- связь с компьютером через BlueTooth (Class 1, 100 м)

Рис. 1. Внешний вид робота

Рис. 2. Внутренний вид робота

Органы управления

Рис. 3. Тумблеры питания

Рис. 4. Программный пульт.

Датчики

а) б)

Рис. 5. Датчики препятствий: а) передний ИК-датчик, б) задний ИК-датчик

Рис. 6. Усилители датчиков полосы

Демонстрация

Демонстрация заключается в реализации заложенных в память микроконтроллера программ.

Робот реализует 5 программ поведения – т.н. режимов:

1) ручное управление

2) обучение

3) поиск цели

4) поиск линии

5) внешнее управление

Активизация каждого из них осуществляется путем нажатия соответствующей кнопки на пульте программного управления (см. Рис.4).

Рис. 7. Робот на полигоне

Особенностью робота является наличие безусловных рефлексов – реакции на препятствия. При срабатывании датчиков препятствий, робот начинает процедуру объезда. Далее робот возвращается к основной программе.

Режим «РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ»

В режиме ручного управления для управления движением робота используется пульт ручного управления. В зависимости от нажатой кнопки пульта робот разворачивается вправо или влево либо движется вперёд или назад. Так же возможно движение робота с использованием голосовых команд, подаваемых с помощью пульта ручного управления.

Рис. 8. Пульт ручного управления

Включить тумблер питания логики робота.
Выбрать режим «РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ» на программном пульте.
Включить тумблер питания двигателей робота.
Включить пульт ручного управления.
Нажать на пульте ручного управления кнопку с необходимой командой: «ВПЕРЁД», «НАЗАД», «ВПРАВО» или «ВЛЕВО».
Для подаче голосовой команды роботу на пульте ручного управления нажать и удерживать кнопку «РЕЧЬ», и произнести в микрофон одну из команд: «ВПЕРЁД», «НАЗАД», «ВПРАВО» или «ВЛЕВО», после чего отпустить кнопку «РЕЧЬ».
Для окончания демонстрации:

· Выключить пульт ручного управления.

· Нажать кнопку «СБРОС» или выбрать другой режим, или выключить робота.

Режим «ОБУЧЕНИЕ»

Реализация схемы наказания/поощрения. При дрессировке обычно используются как наказание, так и поощрение. Первое устраняет нежелательные реакции, второе подкрепляет нужные. Теоретически при выработке условных рефлексов можно обойтись исключительно наказаниями (отсутствие наказания может и должно рассматриваться как поощрение). Однако отсутствие сигнала поощрения значительно увеличивает время обучения автомата.

В режиме обучения робот с течением времени вырабатывает определённую реакцию на определённое воздействие, руководствуясь оценкой своего поведения из вне. Оценка поведения робота производится управляющей ЭВМ или оператором с помощью пульта ручного управления (Рис.8).

Рис. 9. Разъем для подключения кабеля RS232

Для обучения робота при помощи управляющей ЭВМ:

Выключить робота.
Выключить управляющую ЭВМ.
Подсоединить шнур связи к управляющей ЭВМ.
Подсоединить шнур связи к роботу.
Включить управляющую ЭВМ
На управляющей ЭВМ загрузить программу обучения.
Включить тумблер питания логики робота.
Выбрать режим «ОБУЧЕНИЕ» на программном пульте.
Включить тумблер питания двигателей робота.
Произвести дрессировку робота.
Для окончания демонстрации

· Нажать кнопку «СБРОС», выбрать другой режим или выключить робота.

· Отключить шнур связи от робота.

· Выключить управляющую ЭВМ.

2. Для обучения робота при помощи пульта ручного управления:

Включить тумблер питания логики робота.
Выбрать режим «ОБУЧЕНИЕ» на программном пульте.
Включить тумблер питания двигателей робота.
Включить пульт ручного управления.
Произвести дрессировку робота.
Для окончания демонстрации

· Нажать кнопку «СБРОС», выбрать другой режим или выключить робота.

· Выключить пульт ручного управления.

Режим «ПОИСК ЦЕЛИ»

К каждому роботу подключить и установить соответствующий маяк.
Включить тумблер питания логики робота.
Включить маяки.
Выбрать режим «ПОИСК ЦЕЛИ» на программном пульте.
Включить тумблер питания двигателей робота.
При гашении одного из маяков нажать на соответствующем маяке на кнопку «ЗАПУСК/СБРОС».
Для окончания демонстрации

· Нажать кнопку «СБРОС» или выбрать другой режим, или выключить роботов.

· Выключить маяки.

· Отключить маяки от роботов.

Режим «ПОИСК ЛИНИИ»

В режиме поиска линии робот осуществляет поиск чёрную, белую либо инверсную линию и двигается вдоль данной линии.

1. Установить робота вдоль линии так, чтобы линия находилась по центру робота.

2. Включить тумблер питания «логика» робота.

3. Выбрать режим «ПОИСК ЛИНИИ» на программном пульте.

4. Включить тумблер питания двигателей робота.

5. Для окончания демонстрации нажать кнопку «СБРОС», выбрать другой режим или выключить робота.

Как и в остальных режимах, выполняя процедуру, робот реагирует на безусловные раздражители – препятствия. При срабатывании датчиков препятствий, робот начинает процедуру объезда. Поэтому не следует мешать роботу ехать по линии.

Обслуживание робота

Процедура зарядки аккумуляторов робота

В случае, если робот произносит фразу «ХОЧУ ЕСТЬ», необходимо осуществить процедуру заряда аккумуляторов. Процедуру зарядки аккумуляторов можно осуществлять в любое время и до того, как робот сообщит о разряде аккумуляторов: это будет способствовать более продолжительному сроку службы аккумуляторов.

Выключить робота.
Подсоединить зарядное устройство к разъёму с надписью «ЗАРЯД».
Включить зарядное устройство в сеть.
Дождаться момента, когда на зарядном устройстве светодиод напротив надписи «ЗАРЯД/ГОТОВ» примет зелёный цвет (в зависимости от степени разряда аккумуляторов основной цикл заряда может длиться до 20 часов).
Отключить зарядное устройство от сети.
Отключить зарядное устройство от робота.

Примечание: после окончания основного заряда зарядное устройство можно оставить включённым в сеть и в робота на неограниченное время: это будет способствовать более продолжительному сроку службы аккумуляторов.