КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ

Настоящее техническое решение относится к области управления деятельностью организационной системы - предприятия, учреждения, ведомства, их подразделений и служб. Предметной областью являются центры и комплексы управления робототехническими объектами - роботами, автоматическими (автоматизированными) системами.
Известное техническое решение - мобильная робототехническая система и способ управления этой системой [1] RU 2313442 C1 содержит несколько рабочих модулей, которые выполняют разные работы, модульную станцию, предназначенную для подсоединения нескольких рабочих модулей, и мобильный робот. Мобильный робот включает в себя: электрический соединительный элемент; сигнальный соединительный элемент, предназначенный для обмена сигналами с рабочим модулем, подсоединенным к мобильному роботу; контроллер, находящийся в корпусе и предназначенный для управления приводом. Мобильный робот согласно рабочему заданию, предназначенному для выполнения, выбирает из модульной станции один из нескольких рабочих модулей и соединяется с ним. Выполняя рабочее задание, мобильный робот работает в автономном режиме. Достигаемым при этом техническим результатом является способность выполнять одним роботом различные функции робототехнической системы путем смены одного рабочего модуля на другой. Данное техническое решение позволяет создавать в организационной системе различное число мобильных робототехнических систем, различающихся по видам выполняемых действий и по месту их размещения в тех или иных подразделениях организационной системы. Недостатком данного технического решения является отсутствие применительно к организационной системе единою центра управления, позволяющего осуществить на основе данных о состоянии наблюдаемых организационной системой объектов скоординированное взаимодействие робототехнических систем. Целью такого взаимодействия, как правило, является повышение эффективности деятельности организационной системы.
Известное техническое решение - интерактивная система управления робототехнической системой [2] RU 80050 U1, содержит аппаратно-программные средства для создания виртуальных сценариев и синхронизации работы компонентов системы. Включает в себя: базу данных виртуальных моделей динамических объектов (объектов наблюдения, управления, воздействия); подсистему преобразования моделей для представления на экране; экран; адаптер; подсистему голосового ввода и манипуляции данными: консоль запуска и управления системой; блок информационного обеспечения и блок формирования сообщения о критической ситуации. Техническим результатом, достигаемым данным техническим решением, является возможность дистанционно управлять робототехническими системами, применяемыми в реальном масштабе времени. Недостатком данного технического решения является ограниченность его использования областью обучения операторов для действий в сложных условиях. Сценарии условий (внешней среды) и сценарии действий операторов в этих условиях формируются в виртуальной среде и затем отображаются на экране. При этом информация между компонентами системы, включая команды управления, передается практических в рамках системы, включая и передачу на экраны мониторов операторов. В то же время, данное свойство при передаче команд управления в робототехнические системы, размещенные на значительном расстоянии от центра управления, например, в подводных объектах наблюдения, требует высокого уровня защищенности и/или скрытности от воздействия различного рода помех и целенаправленных негативных воздействий. При этом существует обратная зависимость между объемом данных, кодирующих команду управления, и уровнем скрытности. Чем меньше объем данных, передаваемых по каналу связи, тем выше уровень скрытности команды управления.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является известное техническое решение [3] RU 127493 U1. Данное техническое решение содержит аналитический центр, центр объективного контроля, средства контроля над объектами наблюдения организационной системы и средства связи. Данное техническое решение выполнено с возможностью отображать визуально на экранах данные контроля о состоянии объектов наблюдения (управления, воздействия) и о показателях эффективности деятельности организационной системы. включая: деятельность в целом, отдельные виды деятельности в организационной системе и в ее подразделениях. На основании данных контроля обеспечивается централизованное формирование и использование в работе организационной системы данных о сценариях выполнения работ, включая команды управления, по устранению или предотвращению угроз для деятельности организационной системы; по проведению плановых работ. Однако данное техническое решение не обладает возможностью обеспечения скрытной передачи команд управления непосредственно в системы управления робототехнических объектов - роботов, робототехнических систем. В то же время, современный уровень развития средств роботизации заставляет организационные системы все шире применять эти средства в своей деятельности. В связи с этим, задача обеспечения скрытности передачи команд управления с целью их доведения до системы управления робототехнических объектов является актуальной.
Технической задачей, на реализацию которой направлено настоящее техническое решение, которое было выполнено с учетом описанного выше, является предложение комплекса управления робототехническими объектами, способного обеспечивать высокий уровень скрытности команд управления при передаче их в удаленные робототехнические объекты.
Техническое решение - комплекс управления робототехническими объектами (КУ РО) содержит вычислительный комплекс, систему хранения данных аудита деятельности организационной системы, интерфейс оборудования, комплекс кодирования информации и средства связи с робототехническими объектами, каждый из которых содержит средства связи, средства кодирования и систему управления. Средства связи КУ РО предназначены для передачи команд управления в робототехнические объекты и для приема из них контрольной информации.
КУ РО обеспечивает возможность соединения с центром управления организационной системы (ЦУ ОС), содержащим оборудование рабочего зала и оборудование ситуационной комнаты. Оборудование рабочего зала включает не менее пяти компьютеров, объединенных в компьютерную сеть, и мультимедиа - проектор с экраном. Оборудование ситуационной комнаты включает, по меньшей мере, видеосистему и компьютер настройки видеосистемы. Интерфейс оборудования КУ РО обеспечивает соединения оборудования КУ РО с оборудованием ЦУ ОС.
КУ РО обеспечивает возможность передачи команд управления в робототехнические объекты организационной системы последовательно:
- по внутреннему информационному тракту - из вычислительного комплекса через интерфейс оборудования в комплекс кодирования информации и далее в средства связи;
- из средств связи в робототехнические объекты (последовательно - в средства связи, средства кодирования и в систему управления робототехнического объекта).
Команды управления предназначены для их исполнения робототехническими объектами. По принятой команде управления робототехнический объект - робот или робототехническая система, выполняет действия над объектом (объектами) наблюдения или над другими объектами по записанной (встроенной) программе, соответствующей принятой команде управления. При этом объекты наблюдения представляют собой такие субъекты, материальные и нематериальные объекты организационной системы и внешней среды, которые влияют на деятельность организационной системы.
Данными, инициирующими действия по управлению робототехническими объектами, являются фактические данные об эффективности деятельности организационной системы. Эти данные вырабатываются в вычислительном комплексе на основании:
- показателей эффективности состоянии деятельности организационной системы;
- требуемых (нормированных) данных о состоянии деятельности организационной системы;
- фактических данных о состоянии деятельности организационной системы, вырабатываемых в зависимости от фактических показателей объектов наблюдения.
Контроль над объектами наблюдения осуществляется средствами контроля, которые включают, по меньшей мере:
- блок формирования телеметрической цифровой информации, и/или блок указания координат объекта наблюдения, и/или контролируемого участка объекта наблюдения;
- блок указания текущего времени контроля над состоянием объекта наблюдения;
- блок формирования видеоизображения объекта наблюдения;
- блоки формирования данных о показателях наблюдаемых объектов, представленных безразмерными числами и/или единицами измерений.
Интерфейс оборудования КУ РО обеспечивает возможность приема фактических данных из средств контроля над объектами наблюдения, соединенных со средствами двухсторонней связи, и передачи их в вычислительный комплекс КУ РО.
КУ РО выполнен таким образом, что в нем формируются, сохраняются и обеспечивается передача в ЦУ ОС для отображения на экранах мониторов компьютеров, и/или на экранах мультимедиа, и/или на экранах видеосистем следующие технологические данные:
- данные D о требуемом состояния деятельности организационной системы в целом (целевой деятельности организационной системы);
n
- данные D о требуемом состоянии n-го вида деятельности организационной системы, n=1, 2, …, N;
n
- данные α о назначенном приоритете для n-го вида деятельности организационной системы;
nm
- данные S о требуемом состоянии n-го вида деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, m=1, 2, …, М;
nm
- данные β о приоритете n-го вида деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы;
nm
- данные S формируются следующим образом:
nm
nm1
nm1
nm2
nm2
nmK
nmK
S=γV+γV, +…+γV;
nmk
- V - данные о требуемом состоянии k-го объекта наблюдения, который оказывает влияние на n-ый вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, k=1, 2, …, K;
nmk
- данные γ о приоритете k-го объекта наблюдения, который оказывает влияние на n-ый вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы;
- данные  о требуемом l-ом показателе состояния k-го объекта наблюдения, , где  - число показателей, которые применяются для характеристики состояния k-го объекта наблюдения;
- данные  представляются безразмерными числами, временными, метрическими, весовыми, стоимостными и другими единицами измерений; в состав данных о требуемых показателях объекта наблюдения входят данные о требуемых показателях физических, логических, информационных, территориальных, конструктивных, организационных и других типов связи k-го объекта наблюдения с другими объектами наблюдения;
- данные  о приоритете l-ого показателя состояния k-го объекта наблюдения;
- данные  о требуемом l-ом показателе состояния k-го объекта наблюдения, который оказывает влияние на n-ый вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы;
- данные  формируются следующим образом: , если k-ый объекта наблюдения оказывает влияние на n-ый вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы;  - в противном случае;
nmk
- данные V формируются следующим образом:
.
*l
*l
nmk
nmk
В средствах контроля над объектами наблюдения формируются оперативные данные  о фактическом l показателе k-го объекта наблюдения, который оказывает влияние на n-ый вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, данные V  представляются безразмерными числами, временными, метрическими, весовыми, стоимостными и другими единицами измерений, видеоизображениями, в состав данных о фактических показателях объектов наблюдения входят данные о фактических показателях физических, логических, информационных, территориальных, конструктивных, организационных и других типов связи k-го объекта наблюдения с другими объектами наблюдения. В случае изменения оперативных данных V  о фактическом l показателе k-го объекта наблюдения, который оказывает влияние на n-ый вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, формируются, сохраняются и отображаются на экранах следующие данные:
*l
*l
l
nmk
nmk
nmk
- данные ΔV  об абсолютном значении отклонения данных V  о фактическом l показателе k-го объекта наблюдения, который оказывает влияние на n-ыи вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, от данных V  о требуемом l показателе k-го объекта наблюдения, который оказывает влияние на n-ый вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы: ;
*
1
1
1
2
2
2
L_k
L_k
L_k
nmk
nmk
k
nmk
nmk
k
nmk
nmk
k
nmk
nmk
- данные V  о фактическом состоянии k-го объекта наблюдения, который оказывает влияние на n-ый вид деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, при этом V*=µ (V -ΔV* )+µ (V -ΔV* )+…+µ (V* -V* );
nm
nm
nm1
nm1
nm2
nm2
nmK
nmK
- данные S* о фактическом состоянии n-го вида деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, при этом S*=γV*+γV*,+…+γV*;
nm
nm
nm
nm
- данные ΔS* о фактическом показателе эффективности n-го вида деятельности в m-ом подразделении организационной системы, при этом ΔS*=S*/S;
nm-крит.
- данные ΔS о показателе эффективности n-го вида деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, снижение, по сравнению с которым, фактического показателя означает существование угрозы для n-го вида деятельности в m-ом подразделении организационной системы и необходимости принятия действий по ее устранению;
nm-доп
- данные ΔS о показателе эффективности n-го вида деятельности, осуществляемой в m-ом подразделении организационной системы, снижение, по сравнению с которым, фактического показателя означает возможность появления угрозы для n-го вида деятельности в m-ом подразделении организационной системы и необходимости принятия действий по предупреждению появления угрозы.
n
n
n1
n1
n2
n2
nM
nM
- данные D о требуемом состоянии n-го вида деятельности организационной системы, при этом D=βS+βS,+…+βS;
*
n
n
n1
n1
n2
n2
nM
nM
- данные D  о фактическом состоянии n-го вида деятельности организационной системы, при этом D*=βS*+βS*,+…+βS*
n
n
n
n
- данные ΔD* о фактическом показателе эффективности n-го вида деятельности организационной системы, при этом ΔD*=D*/D;
n-крит
- данные ΔD о критическом показателе эффективности n-го вида деятельности организационной системы, снижение, по сравнению с которым, фактического показателя означает существование угрозы для этого вида деятельности организационной системы и необходимости принятия действий по ее устранению;
n-доп
- данные ΔD. о допустимом показателе эффективности n-го вида деятельности организационной системы, снижение, по сравнению с которым, фактического показателя означает возможность появления угрозы для этого вида деятельности организационной системы и необходимости принятия действий по предупреждению появления угрозы;
1
1
2
2
N
N
- данные D о требуемом состоянии деятельности организационной системы в целом, при этом D=αD+αD,+…+αD;
- данные D* о фактическом состоянии деятельности организационной системы в целом, при этом ;
- данные ΔD* о фактическом показателе эффективности деятельности организационной системы в целом, при этом AD*=D*/D;
крит.
- данные ΔD о критическом показателе эффективности деятельности организационной системы в целом, снижение, по сравнению с которым, фактического показателя ΔD* эффективности деятельности организационной системы в целом означает существование угрозы для деятельности организационной системы в целом и необходимости принятия действий по ее устранению;
доп.
- данные ΔD о допустимом показателе эффективности деятельности организационной системы в целом, снижение, по сравнению с которым, фактического показателя ΔD* эффективности деятельности организационной системы в целом означает возможность появления угрозы для деятельности организационной системы в целом и необходимости принятия действий по предупреждению появления угрозы.
КУ РО выполнен с возможностью формирования, сохранения и передачи для отображения на экранах ЦУ ОС следующих данных:
крит.
- данные Q о числе критических сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по устранению угрозы для деятельности организационной системы в целом:
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
1
2
Qкрит.
q1
q1
q1-1
q1
q1-1
q1
q1-1
0
- данные W о множестве критических сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по устранению угрозы для деятельности организационной системы в целом при условии 0≤ΔD*<ΔD, при этом W={W  или W … или W }, где W  - данные о q1-ом критическом сценарии, предназначенном для поддержки принятия решения по устранению угрозы для деятельности организационной системы в целом, где q1 - данные о приоритете критическою сценария, q1=1, 2, …, Q, при этом выполняется условие Р(W )≥Р(W ), , где P(W ) и P(W ) - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора критического сценария W и критического сценария W , P(W )=0;
пред.
- данные Q о числе предупреждающих сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по предотвращению угрозы для деятельности организационной системы в целом;
пред.
крит.
доп.
пред.
пpeд.
пред.
пред.
пред.
пред.
пред.
пред
пред.
пред.
пред.
пред.
пред.
1
2
Qпред.
q2
q2
q2-1
q2
q2-1
q2
q2-1
0
- данные W о множестве предупреждающих сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по предотвращению угрозы для деятельности организационной системы в целом при условии ΔD≤ΔD*<ΔD, при этом W={W  или W  … или W } где W  - данные о q2-ом предупреждающем сценарии, q2 - данные о приоритете этого сценария. q2=1, 2, …, Q, при этом выполняется условие P(W )≥P(W ), , где P(W ) и P(W ) - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора предупреждающего сценария W  и предупреждающего сценария W , P(W )=0;
план.
план.
доп.
план.
план.
план.
план.
план.
план
план.
план
план.
план
план.
план.
план
1
2
Qплан.
q3
q3
q3-1
q3
q3-1
q3
q3-1
0
- данные Q о числе плановых сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по повышению эффективности деятельности организационной системы в целом; данные W о множестве плановых сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по повышению эффективности деятельности организационной системы в целом при условии ΔD≤ΔD*<1, при этом W={W  или W  … или W }, где W  - данные о q3-ом плановом сценарии, q3 - данные о приоритете этого сценария, q3=1, 2, …, Q, при этом выполняется условие P(W )≥P(W ), , где P(W ) и P(W ) - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора планового сценария W  и планового сценария W , P(W )=0;
n-крит.
- данные U о числе критических сценариях, предназначенных для поддержки принятия решения по устранению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы;
n
n
n1
n2
nUn-крит.
nu1
nu1
n(u1-1)
nu1
n(u1-1)
nu1
n(u1-1)
n0
крит.
n
n-крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
n-крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
- данные W  о множестве критических сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по устранению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы при условии 0≤ΔD*<ΔD, при этом W ={W  или W  … или W }, где W  - данные об u1-ом критическом сценарии, предназначенном для поддержки принятия решения по устранению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы, где u1 - данные о приоритете критического сценария, u1=1, 2,.…, U, при этом выполняется условие P(W )≥P(W ), , где P(W ) и P(W ) - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора критического сценария W  и критического сценария W , P(W )=0;
n-пред.
- данные U о числе предупреждающих сценариях, предназначенных для поддержки принятия решения по предотвращению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы;
n
n
n1
n2
nUn-пред.
nu2
nu2
n(u2-1)
nu2
n(u2-1)
nu2
n(u2-1)
n0
пред.
n-крит.
n
n-доп
пред.
пред.
пред.
пред.
пред.
n-пред.
пред.
пред.
пред.
пред.
пред
пред.,
пред.
- данные W  о множестве предупреждающих сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по предотвращению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы при условии ΔD≤ΔD*<АD, при этом W ={W  или W  … или W }, где W  - данные об u2-ом предупреждающем сценарии, предназначенном для поддержки принятия решения по предотвращению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы, где u2 - данные о приоритете предупреждающего сценария, u2=1, 2, …, U при этом выполняется условие Р(W )≥Ρ(W ), ; где P(W ) и P(W ) - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора предупреждающего сценария W  и предупреждающего сценария W P(W )=0;
n-план.
- данные U о числе плановых сценариях, предназначенных для поддержки принятия решения по повышению эффективности n-го вида деятельности организационной системы;
n
n
n1
n2
nUn-план.
nu3
nu3
n(u3-1)
nu3
n(u3-1)
nu3
n(u3-1)
n0
план.
n-доп.
n
план.
план.
план.
план.
план.
n-план.
план
план
план.
план.
план.
план.
план.
- данные W  о множестве плановых сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по повышению эффективности n-го вида деятельности организационной системы при условии ΔD≤ΔD*<1, при этом W ={W  или W  … или W }, где W  - - данные о u3-ом плановом сценарии, предназначенном для поддержки принятия решения по повышению эффективности n-го вида деятельности организационной системы, где u3 - данные о приоритете планового сценария, u3=1, 2, …, U, при этом выполняется условие Р(W )≥P(W ), , где P(W ) и Ρ{W ) - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора предупреждающего сценария W  и предупреждающего сценария W , Р(W )=0;
nm-крит.
- данные Y о числе критических сценариях, предназначенных для поддержки принятия решения по устранению угрозы для n-го вида деятельности в m-ом подразделении организационной системы, осуществляемой в ее m-ом подразделении;
nm
nm
nm1
nm2
nmYnm-крит.
nmy1
nmy1
nm(y1-1)
nmy1
nm(y1-1)
nmy1
nm(y1-1)
nm0
крит.
nm
nm-крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
nm-крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит.
крит
крит.
- данные W  о множестве критических сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по устранению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы в ее m-ом подразделении при условии 0≤ΔS*<ΔS, при этом W ={W  или W  … или W }, где W  - данные о y1-ом критическом сценарии, предназначенном для поддержки принятия решения по устранению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы в ее m-ом подразделении, где y1 - данные о приоритете критического сценария, y1=1, 2, …, Y, при этом выполняется условие Р(W )≥P(W ), , где Р{W ) и P(W ) - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора критического сценария W  и критического сценария W ., P(W )=0;
nm-пред.
- данные Y о числе предупреждающих сценариях, предназначенных для поддержки принятия решения по предотвращению угрозы для n-го вида деятельности в m-ом подразделении организационной системы, осуществляемой в ее m-ом подразделении;
nm
nm
nm1
nm2
nmYnm-крит.
nmy2
nmy2
nm(y2-1)
nmy2
nm(y2-1)
nmy2
nm(y2-1)
nm0
пред.
nm-крит.
nm
nm-доп.
пред.
крит.
крит.
крит.
πред.
nm-пред.
пред.
пред.
пред.
пред.
пред.
пред.
пред.
- данные W  о множестве предупреждающих сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по предотвращению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы в ее m-ом подразделении при условии ΔS≤ΔS*<ΔS, при этом W ={W  или W  … или W }, где W  - данные о y2-ом предупреждающем сценарии, предназначенном для поддержки принятия решения по предотвращению угрозы для n-го вида деятельности организационной системы в ее m-ом подразделении, где y2 - данные о приоритете предупреждающего сценария, y2=1, 2, …, Y, при этом выполняется условие Р(W )≥Р(W ), , где P(W ) и P(W ) - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора предупреждающего сценария W  и предупреждающего сценария W , P(W )=0;
nm-план.
- данные Y о числе плановых сценариях, предназначенных для поддержки принятия решения по повышению эффективности n-го вида деятельности в m-ом подразделении организационной системы, осуществляемой в ее m-ом подразделении;
nm
план.
nm-план.
- данные W  о множестве плановых сценариев, предназначенных для поддержки принятия решения по повышению деятельности n-го вида деятельности организационной системы в ее m-ом подразделении при условии , при этом , где  - данные о у3-ом плановом сценарии, предназначенном для поддержки принятия решения по повышению эффективности n-го вида деятельности организационной системы в ее m-ом подразделении, где у3 - данные о приоритете планового сценария, y3=1, 2, …, Y, при этом выполняется условие , , где  и  - соответственно данные о прогнозируемых вероятностях для выбора планового сценария . и планового сценария , .
Перечисленные выше сформированные технологические данные хранятся в системе хранения данных аудита КУ РО, периодически подвергаются аудиту, обновляются и используются на стадии эксплуатации.
В состав данных о сценариях работ входят команды управления (данные о командах управления), предназначенные для их исполнения робототехническими объектами.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
Фиг.1 - Структурная схема комплекса управления робототехническими объектами.
Фиг.2 - Алгоритм кодирования команды управления (фрагмент).
Фиг.3 - Алгоритм декодирования команды управления (фрагмент).
Фиг.4 - Временные диаграммы при кодировании команды управления (пример).
Фиг.5 - Временные диаграммы при декодировании команды управления (пример).
Фиг.6 - схема КУ РО в соединении с центром управления организационной системы (ЦУ ОС).
На фиг.1 изображена структура КУ РО, где:
1 - вычислительный комплекс;
2 - система хранения данных аудита деятельности организационной системы;
3 - интерфейс оборудования;
4 - комплекс кодирования информации;
5.1÷5.R - средства связи с робототехническими объектами.
На фиг.2÷фиг.5 приведены схемы алгоритмов и временные диаграммы, поясняющие процессы формирования и передачи команд управления из КУ РО в робототехнические объекты, приема в КУ РО и обработки контрольной информации, поступающей из робототехнических объектов.
На фиг.6 изображена структура КУ РО в соединении с компонентами центра управления организационной системы и с робототехническими объектами, на которой показаны:
- соединения интерфейса 3 оборудования из состава КУ РО:
внутренние соединения (с вычислительным комплексом 1, системой 2 хранения данных аудита деятельности организационной системы, комплексом 4 кодирования информации),
с оборудованием ЦУ ОС (с компьютерной сетью, мультимедиа-проектором, видеосистемой и компьютером настройки видеосистемы), со средствами двухсторонней связи с объектами наблюдения;
- соединения средств 5.1÷5.R связи из состава КУ РО, с одной стороны, со средствами связи робототехнических объектов и, с другой стороны, с комплексом 4 кодирования информации;
- внутренние соединения в ЦУ ОС и в робототехнических объектах. КУ РО работает следующим образом.
В исходном состоянии в вычислительном комплексе 1 формируются и запоминаются технологические данные.
На стадии эксплуатации средства контроля производят сбор данных о фактических показателях объектов наблюдения. С помощью средств двухсторонней связи осуществляется передача этих данных через интерфейс 3 оборудования в вычислительный комплекс 1. В вычислительном комплексе 1 производится обработка данных, сравнение данных о фактических и о требуемых показателях объектов наблюдения, выработка по результатам сравнения данных о фактических состояниях объектов наблюдения, деятельности организационной системы в целом, ее видах деятельности и видов деятельности подразделений организационной системы. Порядок обработки приведен выше.
В зависимости от результатов оценки фактических состояний деятельности организационной системы (в целом, видах деятельности и т.д.) определяются данные о сценарии, который должен быть применен в возникшей ситуации. Сценарий определяется из числа следующих видов сценариев:
- по устранению угрозы для деятельности организационной системы в целом;
- по устранению угроз для отдельных видов деятельности организационной системы;
- по устранению угроз для деятельности подразделений организационной системы;
- по предотвращению угрозы для деятельности организационной системы в целом;
- по предотвращению угроз для отдельных видов деятельности организационной системы;
- по предотвращению угроз для деятельности подразделений организационной системы;
- по повышению эффективности деятельности организационной системы в целом (в том числе, плановые работы);
- по повышению эффективности для отдельных видов деятельности организационной системы (в том числе, плановые работы);
- по повышению эффективности для деятельности подразделений организационной системы (в том числе, плановые работы).
Выбранный сценарий запоминается в вычислительном комплексе и обеспечивается возможность его отображения на экранах ЦУ ОС.
В состав данных о сценарии входят, по меньшей мере:
- данные о робототехнических объектах организационной системы, которые требуется использовать для проведения действий, например, коды индексов - 1÷R (см. фиг.1);
- команды управления (данные о командах управления, например, их коды) робототехническим объектам, с указанием на действия, которые надо выполнить и на объекты, в отношении которых должны быть проведены эти действия.
В случае если робототехнический объект закреплен только за одним объектом, этот объект в данных о сценарии может не указываться.
Данные о робототехнических объектах организационной системы, которые требуется использовать для проведения действий (адреса, индексы или коды), передаются по внутреннему информационному тракту из вычислительного комплекса 1 через интерфейс 3 оборудования в комплекс 4 кодирования информации производственного центра 5.
Функционирование производственного центра 5 поясняется с помощью иллюстраций, представленных на следующих рисунках:
фиг.2 - алгоритм кодирования информации;
фиг.3 - алгоритм декодирования информации;
фиг.4 - временные диаграммы кодирования информации;
фиг.5 - временные диаграммы декодирования информации.
Комплекс 4 кодирования информации выполняет следующие функции при кодировании команды управления:
- принимает из вычислительного комплекса 1 данные о сценарии и запоминает их - по меньшей мере, данные об адресе (коде, индексе) робототехнического объекта и команду управления (например, в виде их двоичных кодов);
- определяет по адресу (индексу) соответствующего робототехнического объекта средство связи, предназначенное для связи с робототехническим объектом, указанным в адресе, например, средство 5.1 связи;
- производит кодирование принятой информации - команды управления из состава данных о сценарии путем формирования соответствующего этой команде единичного сигнала - сигнала начала кодирования (фиг.2, фиг.4), причем данный сигнал обеспечивает возможность создания в робототехническом объекте копии соответствующей ему команды управления;
- передает сформированный сигнал начала кодирования в средство связи, например, средство 5.1 связи, которое принимает данный сигнал и передает его через канал связи, например, оптического диапазона волн, в робототехнический объект (например, объект 1), в котором с помощью средств кодирования формируется копия команды управления, соответствующая этому сигналу.
Комплекс 4 кодирования информации выполняет следующие функции при декодировании сигнала начала кодирования, принятого из робототехнического объекта:
- принимает из средства связи (например, средства 5.1 связи) сигнал, принятый этим средством из канала связи и переданный ранее в канал связи из средств связи робототехнического объекта (например, объекта 1), причем данный сигнал соотносится с кодом контрольной информации, сформированной в робототехническом объекте и характеризующей исполнение или неисполнение команды управления;
- производит декодирование принятого сигнала начала кодирования, путем формирования соответствующего этому сигналу кода информации, являющегося копией кода контрольной информации, сформированной в робототехническом объекте (фиг.3, фиг.5);
- определяет по индексу средства связи (например, средства 5.1 связи) адрес робототехнического средства (например, объекта 1), из которого был передан сигнал начала кодирования;
- передает данные об адресе робототехнического средства и принятую от него контрольную информацию в вычислительный комплекс 1.
Вычислительный комплекс 1 принимает данную информацию, запоминает и обрабатывает ее в соответствии с алгоритмом обработки данных, принятых из средств контроля объектов наблюдения организационной системы. Затем обеспечивает передачу этой информации в ЦУ ОС для отображения на экранах компьютеров, мультимедиа-проектора и видеосистемы.
Средства связи робототехнических объектов функционируют аналогично средствам связи КУ РО. В качестве этих средств могут быть применены, по существу, любые известные средства связи, в зависимости от используемых каналов связи КУ РО с робототехническими системами.
Средства кодирования робототехнических объектов функционируют аналогично комплексу 4 кодирования информации, за исключением того, что в них не требуется реализовывать алгоритм определения адресов объектов.
Таким образом, выполнение действий в соответствии с предлагаемым техническим решением, как это видно из приведенных на фиг.4 и фиг.5 временных диаграмм, обеспечивает:
- скрытную передачу без искажений команд управления из КУ РО в робототехнические объекты;
- скрытную передачу без искажений контрольной информации из робототехнических объектов, в том числе, об их реакции на команды управления, в КУ РО.
При этом в каналах связи в обоих направлениях передается только по одному единичному сигналу - сигналу начала кодирования. Это достигается использованием:
- синхронизированных последовательностей тактовых импульсов в оборудовании КУ РО и в средствах связи и кодирования робототехнических систем, равенством их параметров (фиг.5):
- синхронизированных последовательностей сигналов начала кодирования в оборудовании КУ РО и в средствах связи и кодирования робототехнических систем, равенством их параметров (фиг.5):
Синхронизация последовательностей тактовых импульсов может быть обеспечена с помощью внешней системы, например системы «ГЛОНАСС». При этом частота поступления синхронизирующих сигналов определяется с учетом показателей стабильности каналов связи, длительности тактовых импульсов и периодов их следования.
Последовательности сигналов начала сеанса в оборудовании КУ РО и в средствах связи и кодирования робототехнических систем формируются на основе тактовых импульсов. Поэтому дополнительных средств для синхронизации этих последовательностей не требуется.
Реализация комплекса 4 кодирования информации может быть осуществлена на основе известных вычислительных средств, путем программного исполнения приведенных алгоритмов кодирования и декодирования информации (фиг.2 и фиг.3). При этом используются только известные простые арифметические и логические операции. Например, при программной реализации могут выполняться следующие ограничительные операции:
- не может поступить информация в двоичном коде, содержащем только единицы или только нули;
- производится обнуление информации, принятой из вычислительного комплекса, и контрольной информации после передачи сигнала начала кодирования в средство связи;
- прием новой информации из вычислительного комплекса 1 производится, если передача сигнала начала кодирования в средство связи, обусловленная принятой предыдущей информацией, уже произведена, а сформированная контрольная информация обнулена;
- игнорирование при кодировании вырабатываемых сигналов начала кодирования, если ранее принятая информация и сформированная контрольная информация не обнулены; в результате этого поступление данных сигналов не инициирует ложные действия по формированию новой контрольной информации;
- игнорирование при декодировании вырабатываемых сигналов начала кодирования, если сформированная ранее контрольная информация не обнулена; в результате этого поступление данных сигналов не инициирует ложные действия по формированию новой контрольной информации;
- число тактовых импульсов, поступающих в каждом из периодов поступления сигналов начала кодирования, должно быть больше максимально возможного десятичного кода, образующегося путем перекодирования двоичного кода информации, поступающей из вычислительного комплекса.
Таким образом, реализация предлагаемого технического решения может быть выполнена на основе общеизвестных промышленных аппаратных и программных средств вычислительной техники и связи.
Основным положительным эффектом от применения предлагаемой полезной модели - КУ РО, является повышение скрытности передаваемых по каналу связи команд управления роботами и робототехническими системами (автоматическими и автоматизируемыми системами). Повышение скрытности достигается сокращением времени передачи по каналу связи информации, воспроизводимой в робототехническом объекте, как команду управления. Так, предлагаемая полезная модель обеспечивает передачу только одного сигнала, вместо комбинации сигналов, несущих кодовое слово - от двух и более бит, при использовании технических решений - аналогов предлагаемого решения [1-3]. В результате время, в течение которого может быть обнаружена команда управления в предлагаемой полезной модели, как минимум, в два раза меньше по длительности, по сравнению с аналогами [1-3]. Другим положительным эффектом от использования предлагаемой полезной модели является повышение помехозащищенности, за счет возможности сосредоточить имеющуюся в КУ РО электрическую мощность в одном сигнале.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной выше совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей. Это обеспечивает скрытность передачи команд управления в робототехнические объекты, что достигается передачей по каналам связи только одного сигнала в расчете на одну команду управления, в соответствии с которым в робототехническом объекте производится воссоздание этой команды.
Источники
[1] RU 2313442 C1, B25J 5/00 (2006.01), B25J 13/00 (2006.01), опубл. 27.12.2007 г., бюл. 36.
[2] RU 80050 U1, G09B 9/00 (2006.01), опубл. 20.01.2009 г., бюл. 2.
[3] RU 127493 U1, G05B 19/00 (2006.01), опубл. 27.04.2013 г., бюл. 12.