III. Hệ thống chấp hành.
1. Kiến trúc chức năng.
Hệ thống điều khiển robot cần có các khả năng sau:
- Điều khiển chuyển động của các cơ cấu cơ khí (manipulation ability)
- Thu nhận thông tin về trạng thái của hệ thống và về môi trờn công tác (sensory ability)
- Phân tích thông tin và phản ứng trớc điều kiện thực tế trong phạm vi xác định (inteligent behavior ability)
- Lu trữ, xử lý và cung cấp thông tin về hệ thống (data processing ability) Muốn vậy, bộ điều khiển cần có các khối (modul) cơ bản:
- Modul cảm biến thu nhận, biến đổi, hiệu chỉnh, tổng hợp thông tin về trạng thái của hệ thống và về môi trờng.
- Modul tổng hợp, thiết lập mô hình tổng hợp về hệ thống và môi trờng trên cơ sở thông tin do modul cảm biến cung cấp.
- Modul ra quyết định, đa ra phơng thích hành động. Từ chiến lợc hành động, lập kế hoạch, điều khiển hoạt động của cơ cấu để thực hiện nhiệm vụ theo tình huống cụ thể.
Các modul trên tự động liên kết với nhau theo nhiệm vụ, đợc quy đinh trong chơng trình và có tính dến khả năng thích ứng của hệ thống trong tình huống cụ thể. Tuy vậy vẫn cần có giao diện với ngời vận hành để khi cần con ngời có thể kiểm tra, giám sát, can thiệp vào hệ thống.
Tính đến cờng độ trao đổi thông tin giữa các modul với nhau và giữa hệ thống với ngời vận hành cần có bộ nhớ chung dể l trữ các thông tin ban đầu và thông tin cập nhật của hệ thống và môi trờng.
Cấu trúc chức năng trên đợc phân cấp theo thứ bậc. Cấu trúc bậc thấp liên quan đến các dịch chuyển vật lý . Cấu trúc bậc cao gắn với chức năng phân tích logic. Các bậc liên hệ với nhau thông qua dòng dữ liệu. Sơ đồ trên hình 4-2 cho phép nhìn nhận tổng quan về cấu trúc, chức năng và cấu trúc thứ bậc của hệ điều khiển robot.
Tuỳ theo yêu cầu đối với hoạt động của robot, các chức năng đợc phân cấp với mức dộ khác nhau. Nói chung, có thể phân thành 4 cấp chính:
- Cấp nhiệm vụ (task level) giải quyết các vấn đề chung vê nhiêmj vụ. So sánh yêu cầu đặt ra với khả năng chấp nhận của hệ thống, tình trạng hiện tại của hệ thống và môi trờng...
- Cấp chiến lợc (action level) giải quyết phơng thức hành động chung, ví dụ hệ toạ độ, vị trí của phần công tác, các điểm phải đi qua mà nội suy sẽ sử dụng.
- Cấp kế hoạch (primitive level) thiết lập quỹ đạo, tính toán vận động học và vận động học ngợc, phân tích tình trạng hệ chấp hành...
- Cấp thừa hành (servo level), liên quan đến các hoạt động cụ thể nh giải mã lệnh, nội suy, xử lý lỗi, giao diện với cơ cấu chấp hành.
Xử lý tín hiệu từ Mô hình chiến lợc Từ sensor tri thức ra quyết định cấp nhiệm vụ Cấp tác động Cấp đối tợng Cấp servo sensors actuatos
Hình 4 - 2: Cấu chúc chức năng và thứ bậc của hệ điều khiển robot
Sơ đồ trong hình 4-2 cho phép hình dung chi tiết về sự phân cấp điềi khiển. Trên thực tế, không phải hệ điều khiển robot nào cũng có đầy đủ nhiệm vụ. Ngợc lại, một số loại robot, nh robot dùng trong vũ trụ, trong quân sự, trong y học... có nhiều cấp điều khiển hơn.
S M D S M D S S M D D M B ộ n h ớ t o à n c ụ c B ộ n h ớ t o à n c ụ c