К.т.н. Пеньков А.П., Герасимов В.В., Емельянов Д.С.

Днепропетровский национальный университет

Формализация Проектирования самодвижущегося робота

Формализация проблемы

Проведенный авторами анализ известных литературных источников по роботам с использованием системных критериев оценки позволил установить, что в небольшой части литературных источников рассматривается "процесс конструирования роботов" в виде процесса подбора подходящих конструктивных элементов. Это приводит к неполноте оценки систем роботов в представлении объективного опыта их проектирования.

Постановка задачи

Известно, что любая робототехническая система реализует определённую абстрактную математическую модель "траектории" какого-либо процесса. Отсюда следует необходимость формализации процесса перехода от "реализуемой траектории" к "реализуемым функциям" в "устройстве управления".

Решение задачи

Для решения поставленной задачи используем методологию системного представления процесса разработки "сложных систем" [1] в виде следующего алгоритма:

1. Отождествить модель объективного представления "сложной системы" в виде "базовой системы" S₀ с "системным окружением" S_СО – S₀DS_СО.

2. Разрабатываемая самодвижущаяся робототехническая система может быть представлена в виде технической реализации системы управления S_уу обеспечения выполнения конкретного изображения модели траектории S_из.

3. Рассмотрим объективные этапы – фазы объединения этих абстрактных систем в единую систему S₀ самодвижущегося робота (СР).

4. Системное представление обеспечения необходимой траектории СР может быть представлено в виде (рис. 1), где связь "1" – вывод конкретного "изображения".

5. Очевидно, что такое представление "реального" СР является недостаточным. С точки зрения кибернетики [2] необходимо представление в виде (рис. 2).

6. Преобразованная модель (рис. 1) с использованием (рис. 2) примет вид (рис. 3).

7. Появившаяся связь "2" (рис. 3) требует ввода "изображения" в S_УУ. Очевидно, что это может сделать только человек в "режиме проектирования".

8. При этом конкретное S_из в аналоговом графическом виде согласно "2" предусматривает "отображение S_из" в S_УУ в дискретном двоичном виде.

9. Признав любые S_из S_сл сложной математической функцией, можем преобразовать её в "матрицу двоичных эквивалентов" по алгоритму "3-единства информатики" [3] – "модельалгоритмпрограмма".

10. При этом конкретное S_из должно соответствовать исходной абстрактной "модели процесса".

11. Из S_из должно следовать разложение "функции S_сл" на составляющие при расположении S_сл в системе координат .

12. Непрерывные функции проекций преобразовываются в необходимую и достаточную кусочно-линейную аппроксимацию. Она представляется координатамиточек отрезков в десятичном виде значений .

13. Их преобразование в двоичное представление является "программированием в машинных кодах". Полученная "программа в машинных кодах" рационально реализуется в соответствующей типовой интегральной схеме памяти. Это будет способствовать простой реализации основной характеристики самодвижущегося робота – автономности.

Детальное рассмотрение описания преобразования имеет смысл осуществить для конкретной формы пути.

Литература

1. Горохов В. Г. Методологический анализ системотехники. – М.: Радио и связь, 1982. – 160 с.

2. Винер Н. Кибернетика и общество. – М.: Издательство иностранной литературы, 1958.

3. Краснощеков П. С., Петров А. А., Федоров В. В. Информатика и проектирование. - М.:Знание,1986. – 48 с.