Мобильные роботы имеют широкое применение в разных отраслях промышленности и хозяйства. Они не заменимы: при ликвидации аварий на атомных электростанциях, при поиске и обнаружении взрывчатых веществ, при диагностике неисправностей в коммуникациях и их устранении. Широкое применение мобильных роботов наблюдается в исследовании морского дна на больших глубинах. В авиации используются беспилотные роботы для ведения разведывательной деятельности и уничтожения противника. Мобильные роботы применяются в процессе исследования других планет солнечной системы. За последнее время робототехника в разделе мобильных роботов развивается бурными темпами. Рынок продаж мобильных роботов в 2000 г. составлял 655 млн. долларов и достигнет 17 миллиардов долларов в 2005 г.
Возникла проблема, связанная с более динамичным использованием мобильного робота для инспекции коммуникаций и подземных объектов как искусственного, так и естественного происхождения. Она связана с тем, что робот управляется через кабель, подсоединённый к пульту дистанционного управления, что ограничивает его в перемещении.
Возможность управления мобильным роботом по радиоканалу существенно расширит диапазон его применения. Это позволяет управлять им полностью автономно и на большом расстоянии. Диапазон частот намного шире при управлении по радиоканалу, нежели чем по проводной связи.
Для решения данной задачи на мобильный робот установили портативный компьютер, а к нему подсоединили сотовый телефон с GPRS модемом. Через GPRS модем установлен доступ в интернет. Через сеть интернет при помощи другого компьютера производилось управление, и контроль за системами робота.
В данном эксперименте было применено два вида телефонных аппаратов отличных между собой интерфейсом. Эти телефоны отличны между собой тем что, один аппарат соединяется с компьютером по кабелю протянутому от usb порта компьютера к порту сотового телефона, см. блок-схему №1. А другой вид сотового телефона коммутируется через кабель от com порта портативного компьютера к сотовому телефону, см. блок-схему №2.
Робот "Ирис-1", подключённый к ПЭВМ управлялся при помощи программного обеспечения под операционную систему Microsoft Windows. Сам же робот через платы в ПЭВМ и кабель от них был соединён с компьютером. В операционную систему, установленную на компьютере входит стандартный компонент - Internet Explorer, нтернет навигатор. Интернет навигаторы бывают разных разработчиков. На двух компьютерах находится два комплекта программного обеспечения. Один для робота, подсоединённого к ПЭВМ,состоит из: Microsoft Windows NT 4.0 и программного обеспечения для "Ирис-1" в виде основного компонента "LABVIEW 6.0" для управления роботом. Второй компьютер с другим комплектом программного обеспечения имеет доступ в глобальную компьютерную сеть интернет при помощи стандартного компонента Microsoft Windows - Internet Explorer,но мы использовали Netscape Navigator, так же как и ПЭВМ к которой подсоединён робот, которым управляют удалённо, см. блок-схему №3.
Компьютер, который подключён к Internet, имеет программное обеспечение для коммутации телефона с компьютером и программное обеспечение для GPRS модема для конкретной модели сотового телефона. Сотовые телефоны работают в диапазоне частот от 900 МГц до 1800 МГц. Не все модели сотовых телефонов имеют функцию GPRS.
Телефоны с GPRS классов 8 и 10 отличаются каналами передачи и приёма данных по количеству. Для класса GPRS 8 - три канала на приём по 14,4 Кбит в секунду каждый и два на передачу. Для телефона с GPRS типа 10 мы имеем 4 канала на приём и два на передачу. Модели телефонов кроме этого имеют характеристику типа А и В, то есть поддерживать GPRS модем и разговор или только GPRS модем.
В ходе эксперимента было выявлено устойчивое управление удалённым роботом через сотовый телефон за исключением случаев экранировки радиосигнала(не устойчивый приём между базой и сотовым телефоном или его отсутствие - полное экранирование) от сотового телефона или нарушения в самой проводной сети Internet.
При использовании радиоканала от сотового телефона была сохранена возможность дистанционного управления всеми системами робототехнического комплекса "Ирис-1", а также контроль за их работой. Получаем видеоизображения по ходу движения робота чёрнобелого цвета. Двигатели робота могли работать попеременно, что при наличии гусениц позволяло бы разворачиваться в одну или другую сторону. Если двигатели работали одновременно с одной и той же скоростью вращения, совпадающей по направлению, то робот двигался прямолинейно вперёд или в противоположную сторону. Имелась информация о наличии препятствия по ходу движения робота (вперёд) при помощи ультразвукового датчика. Ультразвуковой датчик состоит из двух частей: приёмника, посылающего сигнал перед роботом на возможное препятствие и передатчика, воспринимающего отражённый сигнал от возможного объекта перед роботом. Наличие объекта перед роботом визуально на графике наблюдал оператор за многие километры от РТК "Ирис-1". Аналогично была видна картина о наличии препятствия над роботом при помощи микроволнового датчика. Параметры с фотоимпульсных датчиков, переданные через интернет с участием радиоканала от сотового телефона, позволяли строить параметрическую трёхмерную модель в движении с задержкой во времени при помощи пакета T-FLEX CAD 3D версии 6.0 и выше.
Блок-схема №1, соединение сотового телефона через usb порт ПЭВМ.
Блок-схема №2, соединение сотового телефона через com порт ПЭВМ.
Блок-схема №3, управление мобильным роботом "Ирис - 1".
Перечень составляющих для управления мобильным роботом "Ирис-1" на большом расстоянии.
- Компьютер с подсоединённым к нему сотовым телефоном через сom или usb порт.
- Радиоканал с GPRS модемом в аппарате
- Базовая станция ретранслятор сотовой компании
- Представитель услуг глобальной компьютерной сети(Internet)- провайдер.
- Другой компьютер с присоединённым к нему через плату в нём и кабель от неё к мобильному роботу.
- Наличие доступа в глобальную компьютерную сеть у компьютера с роботом через радиоканал сотового телефона.
- Наличие устойчивой связи на проводном и радиоканальном участках компьютерной сети(internet).
Всё перечисленное выше позволяет управлять мобильным роботом дистанционно на огромном расстоянии и получать о нём информацию.
Таким образом, удалось добиться дистанционного управления мобильным роботом через интернет, используя радиоканал сотового телефона с наличием в нём GPRS модема. И как следствие этого - значительно увеличилось расстояние на котором можно управлять мобильным роботом. А также расширился диапозон применения робота с точки зрения труднодоступных мест суши.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Ноф. Ш. Справочник по промышленной робототехнике. - 1989. - Т.1. - М.: Машиностроение. - 480 c.
- Ноф. Ш. Справочник по промышленной робототехнике. - 1990. - Т.2. - М.: Машиностроение. 480 c.
- Фу. К. Гонсалес, Р. Ли К. Робото-техника. - 1989. - М.: Мир. - 624с.
- Кулешов В. C. Лакота Н. А. Адрюнин В. В. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы. - 1986. - М.: Машиностроение. - 328c.
- Жарков Ф. П. Каратаев В. В. Никифоров В. Ф. Панов В. C. Использование виртуальных инструментов LabVIEW. - 1999. - М.: Солон-Р. - 268c.
- Подураев Ю. В. Основы мехатроники. - 2000. - М.: МГТУ "СТАНКИН". - 80c.
- Максимов Н. В. Партыка Т. Л. Попов И. И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем. - 2005. - М.: Форум-Инфра-М. - 512с.