Система речевого управления роботом-манипулятором

Автор: Со Со Тав У
Источник: Молодежный научно-технический вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015 г.

Существует множество вариантов использования роботов-манипуляторов для решения различных производственных задач – сварка, резка, покраска, укладка товаров, перестановка деталей, техническое зрение, сборка механизмов [1-5]. Робот-манипулятор может управляться различными способами, например, с пульта дистанционного управления или с использованием голосовых команд.

В данном проекте представлена реализацияречевого управления (SCAS – Speech Controlled Automation System) двухстепенным роботом-манипулятором с помощью программно-аппаратного решения Visual Basic – Arduino [6-7].

При проектировании робота манипулятора необходимо решить следующие задачи:

• разработка электронных модулей и механической конструкции робота;
• разработка программного обеспечения управления роботом.

Манипулятор (Рис.1) имеет три степени свободы. Локтевое сочление может перемещаться вертикально вверх-вниз по дуге 120° и поворачиваться вокруг в кистевом сочленении на 180°. Захват руки робота может брать и удерживать объекты размером до 2,5 см.

Для макета манипулятора использованы кронштейны и захваты Pan/Tilt Bracket (Рис.2). Они многофункциональны, малогабаритны и удобны для конструирования роботов небольших размеров.

Для приведения манипулятора в движение использованы микросервоприводы FS90, которые управляются с помощью контроллера Atmega 328P-PU.

В таблице 1 представлены команды речевого управления манипулятором.

Голосовые команды управления воспринимаются через микрофон, программа Speech recognition распознает речь и передает команды управления в специализированное ПО для сравнения со стандартными командами [5-7]. Если результат соответствует какой-либо из стандартных команд, соответствующий сигнал управления передается в контроллер для реализации закона управления сервоприводом по методу широтно-импульсной модуляции, ШИМ (PWM – Pulse-width modulation). Алгоритм функционирования программно- аппаратного комплекса представлен на рисунке 3.

Выводы

Речевое управление очень удобно и просто в использовании. Оно незаменимо для людей с ограничеными возможностями, которые могут использовать для работы только звуковые команды.

Для речевого управления характерна зависимость от особенностей дикцией человека- оператора.

Разработанное в рамках данного проекта универсальное программно-аппаратное решение на базе Visual Basic – Arduino может быть использовано при реализации речевого управления роботами-манипуляторами различных типов и создании интеллектуальных систем автоматического управления [5].

Список литературы

1. Андрианов Д.А., Гаврилов А.И. Разработка системы анализа биологических показателей человека на основе нейросетевых технологии // Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 3. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/458150.html (дата обращения 24.12.2014).
2. Гладков Э.А. Автоматизированный комплекс для многослойной сварки кольцевых стыков труб магистральных трубопроводов со средствами адаптации и прогнозирования качества сварки // Наука и техника в газовой промышленности. 2009. № 4. С. 77 – 86.
3. Гладков Э.А. Микропроцессорный комплекс мониторинга и управления процессом сварки кольцевых стыков труб: пат. 121765 Российская Федерация. 2011.
4. Пупков К.А., Гаврилов А.И., Шахназаров Г.А. Комплексирование технологий управления в интеллектуальных системах высокой точности и надежности // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер.: Инженерные исследования. 2011. № 4. С. 60 – 67.
5. Блом П. LabVIEW: стиль программирования. М.: ДМК Пресс, 2008. – 400 с.
6. Зибиров В.В VisualBasic 2010 на примерах. СПБ.: БХБ-Петербруг, 2010. – 336 с.
7. Тревис Дж. LabVIEW для всех. М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. – 544 с.