Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование методов и алгоритмов управления и оптимального планирования действий группы транспортных средств в области создания автономных интеллектуальных систем управления подвижными объектами наземного и надводного базирования, обеспечивающих согласованные действия при проведении эвакуационных и спасательных работ в сложной навигационной обстановке

Номер контракта: 14.574.21.0055

Руководитель: Кошурина Алла Александровна

Должность: Директор НОЦ "Транспорта"

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е.Алексеева"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
робот, групповое управление, мультиагентные системы, распределённое управление, групповые алгоритмы управления, распределённые системы управления

Цель проекта:
1.Реализуемый проект направлен на решение проблемы поиска и эвакуации людей с терпящих бедствия технических объектов в экстремальных условиях окружающей обстановки (пожар,шторм,снег/метель,ураганный ветер,ледяные торосы, низкая температура и пр.).Реализация проекта направлена на решение задачи построения группировки транспортно- эвакуационных роботов-спасателей и разработки алгоритмов их поведения. Реализация проекта позволит создать задел для проведения опытно-конструкторских работ, направленных на разработку и серийный выпуск коллективных спасательных средств нового поколения. 2.Целью проекта является разработка комплекса научных и программно-технических решений в области программной реализации алгоритмов управления группировкой транспортно-эвакуационных роботов-спасателей предназначенных для поиска и эвакуации людей с терпящих бедствия технических объектов в экстремальных условиях окружающей обстановки.

Основные планируемые результаты проекта:
На первом этапе был проведён выбор направлений исследований. Были рассмотрены и проанализированы существующие в настоящее время средства спасения, как «классические», которые нельзя отнести к робототехнике, так и новые, современные, роботизированные. Был проведён анализ чисто теоретических методов управления группировкой роботов. Было доказано, что наиболее оптимально использовать гетерогенную группировку, в которой существуют подвиды функционально различных роботов для выполнения различных действий.

На втором этапе проведены теоретические исследования поставленных перед ПНИ задач. Разработаны математические модели окружающей обстановки, робота-спасателя и группы роботов спасателей, алгоритмы процедуры наблюдения за объектом, процедуры приведения группировки в рабочую готовность и алгоритм функционирования группы роботов-спасателей для случая деградации группировки.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1.Разработаны математические модели окружающей обстановки, робота-спасателя и группы роботов спасателей.

2.Разработаны алгоритмы процедуры наблюдения за объектом, алгоритмы приведения группировки в рабочую готовность и алгоритмы функционирования группы роботов для случая деградации группировки.

3.На основании математических моделей и алгоритмических описаний разработаны программно-математическая модель пульта управления группировкой, программно-математическая модель бортовых систем управления роботами, программно-математическая модель роботов-членов группировки, программно-математическая модель окружающего пространства.

Полученные результаты будут использованы для дальнейших экспериментальных исследований в области разработки алгоритмов управления группой автономных роботов для проведения спасательных операций в сложных климатических условиях
На настоящий момент в мире не существует аналогичных исследований возможностей спасения людей на море робототехническими средствами и тем более группами роботов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Полученные результаты применимы в области интеллектуальных систем управления и в области робототехники.
2.Полученные результаты будут использованы для дальнейших теоретических исследований в области разработки
программно-математической модели управления группой автономных роботов для проведения спасательных операций в
сложных климатических условиях.
3. Практическая значимость создания алгоритмов взаимодействия и совместного выполнения различных задач группами
роботов напрямую связана с масштабностью применения результатов и количеством областей внедрения. Такие
робототехнические самоорганизующиеся структуры могут найти применение в следующих задачах:
– спасательные операции (поиск и дальнейшая эвакуация людей, находящихся в беспомощном состоянии, из опасной зоны;
совместное нахождение и обезвреживание опасных объектов);
– военных (разведка, тактические маневры на поле боя, патрулирование, составление карт местности);
– технологических (мониторинг сложных технических систем и комплексов, энергосберегающие технологические процессы
производства);
– снижения травмоопасности производства (замена физического труда человека, работающего в условиях действия опасных и
вредных производственных факторов).

Эффекты от внедрения результатов проекта:
Практическая значимость выполняемой ПНИ может быть оценена при учете количества спасенных людей в случае
техногенных аварий на Арктическом шельфе. На сегодняшний момент средний показатель спасаемых людей в теплых морях
не превышает 50%, а в арктических зонах едва достигает 30%. Разрабатываемая система группового взаимодействия
спасательных робототехнических систем позволит при практическом применении повысить процент спасенных как минимум
до 70% независимо от природных условий, что наглядно показывает эффективность возможного внедрения результатов
проекта.

Текущие результаты проекта:
В результате работы разработана модель окружающей обстановки, включающая в себя модель климатических и погодных
условий, модель ледовой обстановки, навигационной обстановки, модель ветровой ситуации и морского волнения. В
основном модели являются упрощенными версиями сложных и ресурсозатратных моделей окружающей обстановки, несмотря
на это они являются достаточными по точности моделирования для выполнения поставленных задач.
Спроектирована модель робота-спасателя, которая делиться на моделирование кинематики универсального спасательного
средства и моделирование системы системы безопасности мобильного робота. В виду того, что универсальное спасательное
средство является новым типом транспортных средств с мало изученным видом движителей, то разработанная программно-
математическая модель робота спасателя является уникальной на текущий момент и не имеющей аналогов в мире.
Разработана программно-математическая модель обеспечения группы роботов-спасателей, программная реализация которой
является мультипоточной. Для разработанной модели приведены структурная схема модели системы управления и
функциональная схема модели управления.
Разработан алгоритм процедуры наблюдения за объектом. По типу он является циклическим алгоритмом управления с
неопределённым числом повторений.
Разработан алгоритм процедуры приведения группировки в рабочую готовность. Данный алгоритм является
разветвляющимся алгоритмом управления.
Разработан алгоритм функционирования группы роботов спасателей для случая деградации группировки. Этот алгоритм
является вспомогательным алгоритмом управления. Все вышеперечисленные алгоритмы являются абсолютно новой
разработкой, не имеющей аналогов в мире.