АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ВЛИЯНИЯ ЗАДЕРЖЕК ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ НА ВРЕМЯ И ТОЧНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ЦЕЛЕВЫХ ОПЕРАЦИЙ АНТРОПОМОРФНЫМ РОБОТОМ В СИСТЕМАХ КОПИРУЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ

Кроме того, в QNX имеется хотя и не POSIX-совместимое, но очень эффективное в системах жесткого реального времени средство взаимодействия процессов – сообщение. Различают блокирующие (обеспечиваются функциями ОС MsgSend(), MsgReceive(), MsgReply() и др.) и неблокирующие (обеспечиваются функциями MsgReceivePulse(), MsgSendPulse()) сообщения [1]. Они позволяют с минимальными накладными расходами синхронизировать выполнение процессов и обеспечивают передачу данных.Одно из важнейших свойств QNX – малое и гарантированно не превышающее определенный предел время реакции на прерывание. Именно это свойство делает данную ОС системой жесткого реального времени.В ОС QNX каждый процесс выполняется в своем, не доступном другим процессам, адресном пространстве и имеет назначаемый пользователем приоритет, который может превышать приоритет системных процессов. Оформление каждой задачи или группы задач в виде отдельного процесса позволяет уменьшить степень неконтролируемого влияния решаемых задач управления друг на друга. Программировать такие ПЗ могут разные специалисты по решению конкретной задачи. При этом они меньше мешают друг другу. Ранее же, если новый разработчик включал участок своего кода в программу, разработанную другим человеком, даже под его контролем, часто возникали трудно выявляемые ошибки. Иногда ПОСУ полностью разрушалось, и большой объем работы приходилось делать заново.Средства QNX позволяют одновременно выполняющимся процессам обмениваться сообщениями без посредников. Если система не очень сложная, такой подход позволяет избежать накладных расходов. Однако, по мере усложнения системы и увеличения срока работы над ней, непосредственные связи становятся запутанными. Если учесть, что ПОСУ робота – это динамическая система, такая структура может работать неустойчиво и часто возникают сбои.Упорядочить связи позволяет специальный ПТ (или при использовании сети – группа ПТ). При использовании ПТ отдельные ПЗ взаимодействуют посредством сообщений только с ним и никогда между собой. Совместно используемые данные в этом случае размещаются в общей области памяти, доступ к которой контролирует ПТ. Это позволяет избежать несанкционированной модификации общих данных, некорректной передачи массивов динамически изменяемых данных (например смысл матрицы положения звена робота будет полностью потерян, если попытаться прочитать ее в то время, когда она обновлена лишь частично).ПТ, работающие на каждом компьютере сети, берут на себя обмен сообщениями по сети, своевременное обновление массивов данных в общей памяти, если ПЗ-источник и ПЗ-потребитель данных расположены на разных компьютерах. Таким образом, формально, с точки зрения написания кода, конкретному ПЗ неважно, где расположены ПЗ-источники и ПЗ-потребители данных, с которыми он работает.Существенно повышает скорость разработки, модернизации и отладки ПОСУ использование единых для всех ПЗ протоколов взаимодействия с ПТ, что позволяет быстро изменять код конкретных ПЗ и их общее количество в системе. Кроме того, это упрощает подключение к работе над проектом новых разработчиков, что особенно важно именно в нашем случае (данная работа ведется в вузе с участием студентов).С помощью единых протоколов взаимодействия ПЗ и ПТ стало возможным использование единой программы заготовки, а также оформленной методики разработки ПЗ и подключения его к системе. Создание этих средств является началом работы по автоматизации разработки ПОСУ робота.В качестве основного структурообразующего принципа построения ПОСУ принята схема клиент-сервер. Сервером служит многопоточный ПТ. ПЗ являются клиентами. Для взаимодействия с каждым ПЗ в процессе инициализации системы ПТ создает по два отдельных потока-сервера; они, в свою очередь, - нумерованные каналы для связи ПЗ с ПТ. Одна из пар поток-канал предназначена для обеспечения обмена данными, другая - для синхронизации во времени работы ПЗ между собой.ЗаключениеАнтропоморфные роботы, совместно с другими видами РТС, перспективны для применения на космических станциях, напланетных базах и межпланетных комплексах. На сегодня наиболее ожидаемо использование антропоморфных роботов на наружной поверхности орбитальных станций околоземных, лунных и марсианских. Предполагается, что такие роботы будут переноситься транспортными (грузовыми) манипуляторами, за пределами зон досягаемости которых роботы перемещаются самостоятельно перехватыванием (перешагиванием) многоцелевыми манипуляторами по поручням и специализированным такелажным элементам. Первоочередными задачами являются инспекция различных объектов на поверхности станции, установка и обслуживание оборудования, помощь космонавтам при внекорабельной деятельности. Внутри орбитальных станций применение антропоморфных роботов в помощь космонавтам пока неактуально. Роботы потребуются при переходе на обслуживание орбитальных станций вахтенным методом, что может быть актуально для лунных или марсианских станций. В более далекой перспективе на постоянно действующих лунных или марсианских базах антропоморфные роботы применимы наряду с другими видами робототехнических устройств. Их назначение сходно с задачами, решаемыми на орбитальных станциях. Для дальних межпланетных перелетов прорабатываются космические аппараты и комплексы на базе электроракетных двигателей. В них высокая эффективность использования энергии и рабочего тела сочетается с относительно малой тягой и, следовательно, большой длительностью перелетов. Антропоморфные роботы могут быть востребованы для контроля и обслуживания таких аппаратов в фазе автономного полета без экипажа. Значительная задержка сигналов на дальних расстояниях препятствует копирующим методам управления роботами в реальном времени. Здесь возрастает роль автоматизированного управления роботами. В случае необходимости, пилотируемые корабли и автоматические космические аппараты будут оснащаться специальными манипуляционными средствами, существенно отличающимися от человека по структуре, габаритам, усилиям[6]. Из-за жестких массо-габаритных ограничений и специфических проблем баллистики и динамики взаимодействия космических аппаратов применение здесь антропоморфных роботов нецелесообразно. Научно-исследовательская работа по изучению возможности применения антропоморфных роботов в космическом пространстве проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.Список использованных источников1. Лопота В.А., Космонавтика в XXI веке — Вестник Российской академии наук, 2011, том 81, №9, с. 771-793 2. Barrett-Hand, http://www.barrett.com/robot/products-hand.htm3. P.H.M. Schoonejans, “Eurobot System Requirements Document”, Issue 1 Revision 1, 6 April 2004 4. Robonaut, http://robonaut.jsc.nasa.gov/default.asp5. Градовцев А.А., Кондратьев А.С., Тимофеев А.Н., Робототехническое обеспечение для объектов перспективной космической инфраструктуры, Экстремальная робототехника. Труды международной научно-технической конференции, – Санкт-Петербург: Изд-во «Политехника-сервис», 2011, с. 23-29 6. Градовцев А.А., Кондратьев А.С., Лопота А.В., Средства робототехнического обеспечения перспективной космической инфраструктуры — Научно-технические ведомости СПбГПУ, №1, 2013, с.111-1187. Роб Кертен. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX RealtimePlatform. "Петрополис", сПб., 2001 г., 479 с.