Управление исполнителями и робототехника

Исполнитель и его система команд

Исполнитель — это объект (человек, устройство или программа), который умеет выполнять определённый набор действий. Формальный исполнитель действует строго по правилам, не вникая в смысл, — именно поэтому им может быть компьютер или робот. Каждый исполнитель характеризуется системой команд — полным перечнем действий, которые он способен выполнить.

Помимо системы команд, у исполнителя есть среда (обстановка, где он действует), режимы работы и отказы — ситуации, когда команду выполнить нельзя.

Учебные исполнители

В школьном курсе используют формальных исполнителей, управляющих движением по полю или построением рисунка. Управление сводится к составлению алгоритма из команд системы.

Программа управления

Управлять исполнителем — значит задавать ему последовательность команд. Программа может содержать повторения (циклы) и проверки условий, что делает управление гибким.

нц повторить 4 раз вперёд поворот направо кц

Эта программа заставляет исполнителя пройти по сторонам квадрата: четыре раза повторяются движение вперёд и поворот.

Использование цикла делает программу короче и понятнее: вместо восьми отдельных команд достаточно записать тело цикла один раз и указать число повторений. Это пример того, как структуры управления — циклы и ветвления — упрощают запись алгоритмов для исполнителя.

Управление с обратной связью

Робот — это автоматический исполнитель, оснащённый датчиками и исполнительными механизмами. Датчики измеряют состояние окружающей среды (расстояние, освещённость, касание), а программа на основе этих данных принимает решения. Такое управление, при котором действия зависят от показаний датчиков, называют управлением с обратной связью.

пока впереди свободно двигаться вперёд конец повернуть

Здесь робот движется вперёд, пока датчик не обнаружит препятствие, а затем поворачивает. Без обратной связи робот двигался бы вперёд вслепую и врезался бы в стену. Обратная связь делает поведение исполнителя гибким и приспособленным к реальной обстановке.

Алгоритм и автоматизация

Управление исполнителями — это основа автоматизации: замены ручного труда работой машин по заданной программе. Промышленные роботы на заводах, бытовая техника, автоматические двери и системы умного дома — всё это исполнители, работающие по алгоритмам. Чтобы устройство выполняло задачу правильно, человек должен заранее продумать алгоритм и описать его командами из системы команд исполнителя.

Частые ошибки: нельзя использовать команду, которой нет в системе команд исполнителя, — это вызовет отказ. Управление без обратной связи не учитывает препятствий. Цикл с условием может не завершиться, если условие никогда не станет ложным.

Кратко о главном

• Исполнитель выполняет действия из своей системы команд.
• У исполнителя есть среда, режимы работы и возможные отказы.
• Управление — это задание исполнителю последовательности команд.
• Роботы используют датчики и управление с обратной связью.
• Команды вне системы команд приводят к отказу.