Обработка сигналов емкостных датчиков силы, установленных в стопу антропоморфного робота
Ключевые слова:
емкостные датчики, цифровая обработка сигналов, датчики силы, гуманодные роботы, сенсорная система роботаАннотация
Введение: основанное на компактных емкостных датчиках силы силомоментное очувствление функциональных поверхностей роботов позволяет существенно улучшить их взаимодействие с окружающей средой и людьми. Емкостные датчики силы обеспечивают высокую точность и скорость измерений, но электромагнитные помехи могут оказывать существенное влияние на их выходной сигнал. При последующей обработке сигналов должно учитываться влияние внешних помех, что увеличивает время вычислений. Цель: применить разработанную интерфейсную схему для обработки сигналов от емкостных первичных преобразователей силы в реальном роботе. Результаты: экспериментальная проверка разработанных решений заключалась в моделировании шага педипулятора антропоморфного робота с расчетом координат центральной точки давления на стопу с установленными четырьмя емкостными датчиками. Программная фильтрация и измерительные возможности микроконтроллера позволили добиться отношения сигнал/шум примерно 62,24 дБ, что дает возможность замкнутой системе автоматического регулирования корректно функционировать. Среднее время расчета координат центра давления на стопу при программной фильтрации сигнала на бортовом компьютере робота составило от 3,1 до 6,1 мс, что соответствует требованиям к сенсорной системе шагающего робота. Практическая значимость: интерфейсная схема имеет возможность масштабировать количество подключаемых первичных преобразователей силы, а программная обработка позволяет нормировать сигналы преобразователей путем применения рассчитанных поправочных коэффициентов. Предлагаемые решения могут быть использованы в различных робототехнических системах для измерения силы в режиме реального времени.
