Регистрация / Вход
Прислать материал

РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫМИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ

Сведения об участнике
ФИО
Василенко Михаил Алексеевич
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информатика
Тема
РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫМИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ
Резюме
Робототехника в настоящее время переживает период бурного развития и качественного обновления. Лидирующим направлением становятся новые классы робототехнических систем, обладающие большими функциональными возможностями: адаптивные роботы, снабженные техническим зрением, элементами искусственного интеллекта.
Сейчас на первый план выходят проблемы создания и развития интеллектуальных мобильных роботов, распределенных робототехнических систем; групповой робототехники.
Целью работы является разработка системы управления, предназначенной для обеспечения взаимодействия комплексов, состоящих из произвольного набора автономных и/или автоматизированных роботов.
Ключевые слова
Робототехника, Система управления, иерархия, универсальность, мобильные аппараты, распределенные системы, связь
Цели и задачи
Целью работы является разработка системы управления, предназначенной для обеспечения взаимодействия комплексов, состоящих из произвольного набора автономных и/или автоматизированных роботов.
Введение

РОбототехникав настоящее время переживает период бурного развития. Лидирующим направлением становятся  классы робототехнических систем с большими функциональными возможностями: адаптивные роботы, снабженные техническим зрением и очувствления, элементами искусственного интеллекта.

Проблемы технологического и научно-технического обеспечения развития требуют решения актуальных задач проектирования, разработки и применения отечественных безлюдных технологий и робототехнических систем для применения их в различных зонах . Ограниченные финансовые ресурсы и накопившееся отставание в высокотехнологичных областях делают необходимым концентрацию усилий на разработке инновационных решений в области прорывных технологий. 

Методы и материалы

Основные принципы: иерархичность, распределенное управление, универсальность, гибкость.

Был разработан прототип системы управления.

Система планирования. Модуль автоматизированной системы управления робототехническим комплексом, который предоставляет возможность составить план. В состав элемента плана входят требования, на основании которых можно определить, каким исполнителем он может быть выполнен.

Система оперативного управления (СОУ). Модуль автоматической системы управления, основной задачей которого является выработка команд управления для исполнителей. От него требуется оперативно получать и обрабатывать информацию об объектах внешней среды (люди, РК, препятствия). Он обязан оперативно управлять процессом взаимодействия РК, а также составом и структурой комплекса. В состав системы управления входят несколько приложений управления, развернутых на различных компьютерах. Количество приложений определяется потребностями конкретной задачи. Каждое приложение обслуживается оператором и отвечает за управление одной группой подвижных средств.

Система связи. Система обеспечивает формирование единых для всех систем сообщений, обеспечивает их доставку (рисунок 3), а так же содержит инструменты, позволяющие преобразовывать все сообщения в единый и понятный системам формат (таблица 1). состав системы связи входят инструменты, позволяющие конвертировать данные в единый формат.

Описание и обсуждение результатов

Для целей тестирования помимо разработки эмуляторов аппаратов и среды связи были разработаны программные компоненты, представляющие прототипную реализацию основных структур данных. К их числу относятся сообщения карты и информационно-управленческие модели аппаратов. Прототипные карты реализованы как псевдотрехмерные клеточные, с использованием для прокладки маршрутов алгоритма Ли.

Тестирование проводилось с использованием программных эмуляторов на примере задачи проводки колонны по малоразведанной местности. Был выбран типовой сценарий тестирования, содержащий:

  1. Предварительную разведку местности при помощи воздушных аппаратов.
  2. Построение карты по полученным данным.
  3. Движение колонны наземных аппаратов.
  4. Сопровождение колонны наблюдением с воздуха.

Во время тестирования были отработаны следующие вопросы:

  1. Прогнозирование состояния подчиненной системы.
  2. Взаимодействие комплексов при выполнении общей задачи.
  3. Передача управления аппаратов от одного комплекса к другому.

Тестирование показало, что:

  1. Разработанный комплекс допускает взаимодействие аппаратов различной природы (наземных и воздушных).
  2. Ограничение количества аппаратов не обнаружено.
  3. Обнаружено ограничение пропускной способности системы связи.
Используемые источники
1. Терминология в области робототехники [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://helpiks.org/4-75838.html
2. Интеллектуальные роботы [Текст] / Учебное пособие для вузов
3. Развитие Арктики и приполярных регионов[Текст] / Материалы научно-практической конференции по развитию Арктики и приполярных регионов
4. Интеллектуальные системы автоматического управления[Текст]
5. Y. Shoham, K. Leyton-Brown. Multiagent systems. Algorithmic, Game-Theoretic, and Logical Foundations.
6. J. Fortuna, Ferreira, F., Gomes, R., Ferreira, S., and Sousa, J., “Using Low Cost Open Source UAVs for Marine Wild Life Monitoring - Field Report“
7. M.D. Patil, T. Abukhalil, “Design and Implementation of Heterogeneous Robot Swarm”, ASEE 2014 Zone I Conference,
8. C. Y. Lee, "An algorithm for path connections and its applications," IRE Trans. Electron. Comput.
Information about the project
Surname Name
Vasilenko Mikhail
Project title
PROTOTYPE DEVELOPMENT OF THE AUTOMATED MAGAGEMENT SYSTEM OF HETEROGENEUS ROBOTIC SYSTEMS
Summary of the project
Robotics is currently experiencing a period of rapid development and high-quality renovation. The leading direction of getting new classes of robotic systems that have more features: adaptive robots, equipped with technical vision, elements of artificial intelligence.
Now to the fore the problem of the creation and development of intelligent mobile robots, distributed robotic systems; Robotics Group.
The aim is to develop a management system designed to ensure the interoperability of complexes consisting of an arbitrary set of stand-alone and / or automated robots.
Keywords
Robotics, Control system, hierarchy, flexibility, mobile machines, distributed systems, communication