Во многих сферах деятельности роботы приходят на смену людям. И одно из самых перспективных направлений для развития робототехники – домашнее хозяйство. Уже сейчас в быту используются несколько сотен тысяч механических устройств, и их модельный ряд постоянно расширяется....
ИЗОБРЕТЕНИЕ Заявка на изобретение RU2013105811/08, 12.02.2013
ИЗОБРЕТЕНИЕ Патент Российской Федерации RU2572381
Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение
Изобретение относится к машиностроению, а именно: к робототехнике и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одним из важнейших и перспективных направлений развития современной робототехники связано с разработкой нового класса устройств - многозвенных мехатронно-модульных роботов с адаптивной структурой. Структурный синтез при проектировании реконфигурируемых мехатронно-модульных роботов рассматривается как одновременное, автоматизированное решение двух задач выбора: порядка блочно- модульной сборки и варианта настройки априорно периодического закона изменения обобщенных координат (y, z), определяющего алгоритм управления движением.
Известен способ многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов, заключающийся в проведении синтеза структуры многоинвариантной модели мехатронно-модульных роботов и последующей фиксации полученных оптимальных решений (И.М. Макаров, В.М. Лохин, С.В. Манько, М.П. Романов, М.В. Кадочников. ИТ, Технологии обработки знаний в задачах управления автономными мехатронно-модульными реконфигурируемыми роботами , приложение к Информационные технологии 8, М., Новые технологии , 2010, стр.3-7, рис.14 -прототип).
Указанный способ многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов заключается в создании конкретных модулей и запоминании конкретных положений отдельных модулей для решения целевых задач.
Недостатками данного способа является его значительная сложность, низкая эффективность ориентации в окружающей среде реконфигурируемых мехатронных устройств, преимущественно мехатронно-модульных роботов.
Задачей предложенного технического решения является устранение указанных недостатков и создание мехатронно-модульного робота, применение которого позволит ускорить процесс синтеза, а также повысит эффективность ориентации в окружающей среде и надежность работы создаваемых мехатронных устройств, преимущественно мехатронно-модульных роботов.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Решение поставленной задачи достигается тем, что предложенный мехатронно-модульный робот, согласно изобретению, состоит как минимум из двух сопряженных между собой модулей, предпочтительно двух и более, первичного и вновь с ним сопрягаемого/ых вторичного/ых, имеющих интерфейсные площадки для стыковки, при этом один из двух сопрягаемых между собой модулей, преимущественно, первичный, является управляющим по отношению к другому/им, вторичному/ым, с ним стыкуемому/им, причем указанная иерархия в структуре мехатронно-модульного робота соблюдается при последующем сопряжении модулей до формирования окончательной структуры мехатронно-модульного робота, при этом количество модулей, объединяемых в упомянутый робот, определено из соотношения n=1, N, где n - количество модулей, объединяемых в один робот, определено из соотношения n=1+x1+2x 2+4x3+8x4, где x1,x 4=1,0 - количество интерфейсных площадок на модуле, N 16 - предельное количество модулей, которые могут быть объединены в один робот, при этом сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду, причем интерфейсные площадки каждого модуля выполнены с возможностью стыковки с аналогичными площадками, по крайней мере, в четырех диаметрально противоположных направлениях, при этом альтернативные переменные для алгоритмов управления синтезированной мехатронно-модульной конструкцией для описания параметров периодического закона движения выбраны из следующего соотношения:
Angle=А+В sin( t+ ),
где A - значение обобщенной координаты, относительно которой происходит периодическое движение; B - амплитуда периодического колебания обобщенной координаты, причем суммарная величина не превышает максимально допустимого отклонения обобщенной координаты модуля; - смещение фазы периодического движения.
В варианте исполнения, что для оптимизационного структурного синтеза, выбраны значения альтернативных переменных , обеспечивающих максимальное значение функции:
при ограничениях n=1, N
где ymax, zmax - максимально допустимые отклонения обобщенной координаты модуля относительно ее нулевого значения.
Предложенный мехатронно-модульный робот может быть создан следующим образом.
Рассматривают множество проектных элементов и вводят соответствующие альтернативные переменные путем представления дискретных чисел, соответствующих этим элементам, в двоичном исчислении.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Обозначают количество модулей 2 и 3, объединяемых в один мехатронно-модульный робот 1, без четко выраженной структуры, . Тогда в двоичном исчислении получают при N 16, где: N - количество сторон, n - количество возможный итераций.
При блочно-модульной сборке робота 1 полагают, что сопряжение каждого нового модуля с ранее собранными осуществляется вдоль выбранного направления и обеспечивается стыковкой его первой свободной интерфейсной площадки 4 с одной из свободных аналогичных интерфейсных площадок 4 на любых других модулях 3 как элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду.
Выделяют этот алгоритм преимущественно как Асб. Описание порядка сборки приводят к указанию направления и места крепления очередного элемента с использованием алгоритма Асб.
В направлении для стыковки n-го модуля n cм принимают четыре значения: ncm=1 - север, ncm=2 - восток, ncm=3 - юг, ncm =4 - запад и представляют через альтернативные переменные:
Номер площадки, выбираемой для стыковки n-го модуля в двоичном исчислении, записывают в следующем виде:
Альтернативные переменные для описания параметров периодического закона вводят следующим образом:
Angle=А+В sin( t+ ),
где A - значение обобщенной координаты, относительно которой происходит периодическое движение;
B - амплитуда периодического колебания обобщенной координаты; суммарная величина не должна превышать максимально допустимого отклонения обобщенной координаты модуля;
- смещение фазы периодического движения.
Настройкой параметров этого закона определяют алгоритмы управления, синтезируемой мехатронно-модульной конструкцией. Указанные параметры характеризуются дискретными значениями, имеющими соответствующие численные номера в пределах N 16.
Затем для оптимизационного структурного синтеза выбирают значения альтернативных переменных , обеспечивающих максимальное значение функции.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
при ограничениях N=1, N
где ymax, zmax - максимально допустимые отклонения обобщенной координаты модуля относительно ее нулевого значения.
Для нахождения максимального значения функции fдачи, используют рандомизированной алгоритм многоальтернативной оптимизации, который дополняют еще одним уровнем в рамках управляемого роя частиц.
Для синхронизации процедуры метода роя частиц и вариационной процедуры многоальтернативной оптимизации на каждом шаге управляют выбором частицы для обновления скорости изменения координат, которую осуществляют с использованием рандомизированной схемы. С этой целью вводят случайную дискретную величину m, которая принимает значение m=1, М с вероятностью pn. На первом шаге получают:
Далее изменение значений при условии осуществляют следующим образом. Определяют значение случайной величины . Пусть . Тогда скорости изменения координат на (k+1)-м шаге вычисляются:
,
а значение вероятностей pn :
При этом величина >0 определяет степень рекордности движения -й частицы в направлении к экстремуму оптимизируемой функции.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показаны отдельные мехатронно-модульные роботы со свободными интерфейсными площадками, на фиг.2 - мехатронно-модульный робот, состоящий из нескольких модулей, соединенных между собой по свободным интерфейсным площадкам, и образующий фигуру в виде многоугольника, на фиг.3 - мехатронно-модульный робот, состоящий из нескольких модулей, соединенных между собой по свободным интерфейсным площадкам и образующий фигуру в виде квадрата, на фиг.4- мехатронно-модульный робот, состоящий из нескольких модулей, соединенных между собой по свободным интерфейсным площадкам, и образующий фигуру в виде прямоугольника.
Мехатронно-модульный робот 1 состоит как минимум из двух сопряженных между собой модулей первичного 2 и вторичного 3. Один из двух сопрягаемых между собой модулей, преимущественно первичный 2, является управляющим по отношению к другому, вторичному 3, с ним стыкуемым, причем указанная иерархия в структуре мехатронно-модульного робота соблюдается при последующем сопряжении модулей до формирования окончательной структуры мехатронно-модульного робота. Сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой свободной интерфейсной площадки 4 с одной из свободных аналогичных площадок 4 на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду. Несвободная интерфейсная площадка 5 образована за счет стыковки между собой двух свободных интерфейсных площадок 4.
Предложенный мехатронно-модульный робот функционирует следующим образом.
Произвольно выбирается управляющий первичный модуль 2 со свободной интерфейсной площадкой 4 и стыкуется с любым произвольно выбранным вторичным модулем 3 с аналогичной свободной интерфейсной площадкой 4. При стыковке между собой двух свободных интерфейсных площадок 4 образуется несвободная интерфейсная площадка 5. Дальнейшее присоединение свободных модулей 3 к образованному модулю, состоящему из двух первоначально соединенных между собой управляющего модуля 2 и вторичного 3, происходит вдоль выбранного направления с образованием требуемой конечной структуры мехатронно-модульного робота.
Использование предложенного технического решения позволит проводить синтез структуры многоинвариантной модели мехатронно-модульных роботов с последующим фиксированием полученных оптимальных решений с последующим повышением количества возможных итераций мехатронно-модульного робота при значительном сокращении времени синтеза.
Формула изобретения
1. Мехатронно-модульный робот, характеризующийся тем, что он состоит как минимум из двух сопряженных между собой модулей, первичного и вновь с ним сопрягаемого/ых вторичного/ых, имеющих интерфейсные площадки для стыковки, при этом один из двух сопрягаемых между собой модулей, преимущественно первичный, является управляющим по отношению к другому/им, вторичному/ым, с ним стыкуемому/ым, причем указанная иерархия в структуре мехатронно-модульного робота соблюдается при последующем сопряжении модулей до формирования окончательной структуры мехатронно-модульного робота, при этом количество модулей, объединяемых в упомянутый робот, определено из соотношения n=l,N, где n - количество модулей, объединяемых в один робот, определено из соотношения n=l+x1+2x 2+4x3+8x4, где x1,х 4=1,0 - количество интерфейсных площадок на модуле, N 16 - предельное количество модулей, которые могут быть объединены в один робот, при этом сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду, причем интерфейсные площадки каждого модуля выполнены с возможностью стыковки с аналогичными площадками, по крайней мере, в четырех диаметрально противоположных направлениях, при этом альтернативные переменные для алгоритмов управления синтезированной мехатронно-модульной конструкцией для описания параметров периодического закона движения выбраны из следующего соотношения: где A - значение обобщенной координаты, относительно которой происходит периодическое движение; В - амплитуда периодического колебания обобщенной координаты, причем суммарная величина |A|+|B| не превышает максимально допустимого отклонения обобщенной координаты модуля; - смещение фазы периодического движения.
2. Мехатронно-модульный робот по п. 1, отличающийся тем, что для оптимизации структурного синтеза использована функция f - рандомизированного алгоритма многоальтернативной оптимизации с выбором значений альтернативных переменных обеспечивающих максимальное значение функции: при ограничениях n=1,N где ymax, zmax - максимально допустимые отклонения обобщенной координаты модуля относительно ее нулевого значения.
Имя изобретателя: Черниченко Владимир Викторович (RU), Андроханов Сергей Валерьевич (RU) Имя патентообладателя: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU) Почтовый адрес для переписки: 394026, г.Воронеж, Московский просп., 14, ГОУВПО "ВГТУ", патентный отдел Дата начала отсчета действия патента: 12.02.2013
Разместил статью: miha111
Дата публикации: 8-02-2016, 17:59
Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавке для гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе, применяемых в строительстве жилых и общественных зданий. Технический результат заключается в увеличении прочностных показателей, коэффициента размягчения, плотности, морозостойкости, уменьшении водопоглощения, значительном снижении энергозатрат на помол. Добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их...
Изобретение может быть использовано в системах управления и самонаведения летательных аппаратов, например ракет. Головка самонаведения содержит оптическую систему, выполненную с возможностью угловых отклонений относительно двух ортогональных осей подвеса по команде от двухосевой системы стабилизации и слежения, последовательно соединенные блок обнаружения и распознавания, блок выделения координат заданной точки цели и блок управления слежением, а также блок памяти и хранения эталонного...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.
То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.
Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.
Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально?
Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.
От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.
Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
- безграничное пространство космоса
- безграничное время протекания множества процессов различной длительности
- электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя
Во многих сферах деятельности роботы приходят на смену людям. И одно из самых перспективных направлений для развития робототехники – домашнее хозяйство. Уже сейчас в быту используются несколько сотен тысяч механических устройств, и их модельный ряд постоянно расширяется....
Технологии обработки знаний в задачах управления автономными мехатронно-модульными реконфигурируемыми роботами
8, М., 
16 - предельное количество модулей, которые могут быть объединены в один робот, при этом сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду, причем интерфейсные площадки каждого модуля выполнены с возможностью стыковки с аналогичными площадками, по крайней мере, в четырех диаметрально противоположных направлениях, при этом альтернативные переменные для алгоритмов управления синтезированной мехатронно-модульной конструкцией для описания параметров периодического закона движения выбраны из следующего соотношения:
t+
),
не превышает максимально допустимого отклонения обобщенной координаты модуля; 
, обеспечивающих максимальное значение функции:
. Тогда в двоичном исчислении получают при N
при условии 
осуществляют следующим образом. Определяют значение случайной величины 
. Пусть 
. Тогда скорости изменения координат на (k+1)-м шаге вычисляются:
,
>0 определяет степень рекордности движения 
-й частицы в направлении к экстремуму оптимизируемой функции.
обеспечивающих максимальное значение функции:
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
