Технические науки/11. Робототехника.
Сатмаганбетова
Ж.З. ст. преподаватель, Нурым Абай магистрант
Костанайский
государственный университет имени А.Байтурсынова
Состояние
и перспективы развития мобильных роботов
Одной из важных проблем современной робототехники,
является полная автоматизация и автономность роботов и робототехнических
систем.
Характерной особенностью робота считается способность
частично или полностью выпольнять двигательные и интеллектуальные функции
человека. От обычной автоматической системы робот отличается многоцелевым
назначением, большой универсальностью, возможностью перестройки на выполнение
разнообразных функций. Робот призван заменить человека в случаях, когда
выполнение задачи находится за пределами человеческих возможностей либо
сопряжено с чрезмерной угрозой здоровью и жизни человека, а также при
недостатке профессионально подготовленного персонала для выполнения трудоемких
циклически повторяющихся задач.
Для работ в недетерминированных
условиях в настоящее время развивается особый класс робототехнических систем,
называемых в технической литературе «мобильными роботами», отличительной чертой
которых является наличие локомоционной способности(т.е. способности к
переместительным движением системы в постранстве). [1,2]
Любой мобильный робот может быть представлен в виде
совокупности трех основных систем - транспортной, специальной и системы
управления [1].
Транспортная система. Транспортная система представляет
собой транспортное средство, предназначенное для доставки специального и
технологического оборудования к месту выполнения поставленной задачи.
Специальные системы. Специальные системы служат для
непосредственного выполнения поставленных задач. Специальная система состоит из
необходимого набора технологического оборудования, состав которого определяется
видом решаемой задачи и назначением мобильного робота. Например, при решении
разведывательных задач технологическим оборудованием является комплект датчиков
и средства первичной обработки информации. Выполнение технологических задач
может обеспечиваться манипулятором и набором сменного инструмента к нему. При
проведении взрывотехнических работ необходимым оборудованием являются средства диагностики
взрывных устройств и гидроразрушители .
Система управления обеспечивает управление движением и работой технологического
оборудования робота, а также адаптивное управление ходовой частью и
энергетической установкой с учетом взаимодействия транспортной системы с
окружающей средой.
Система управления включает в себя информационно-управляющую
часть (аппаратура управления роботом, датчики, система технического зрения и
микропроцессоры предварительной обработки информации), расположенную на
мобильном роботе; пост оператора мобильного робота (пультуправления,
видеопросмотровые устройства; ЭВМ для обработки информации) и комплект
приемо-передающей аппаратуры, обеспечивающей передачу информации от робота на
пост оператора и управляющих команд от постаоператора на мобильный робот.
Система управления движением должна также обеспечивать
планирование движения в недетерминированных условиях на основе картографической
базы с учетом непрерывно поступающей информации в систему управления от технических
органов чувств и навигационной системы.
Применение мобильного робота более эффективно при использовании
последнего в составе робототехнического комплекса, образованного группой мобильных
роботов, средствами доставки, энергообеспечения и технического обслуживания,
центральным постом управления и обработки данных. В таблице - 1 приведена
укрупненная классификация мобильных роботов по их функциональному назначению.
Таблица 1.
Классификация мобильных роботов по
функциональному назначению
|
Группа |
Базовые
требования |
Базовый
вариант использования |
|
Специального
назначения |
Компактность, бесшумность |
Автономное,
один канал передачи видеоинформации |
|
Для военных и
военизированных применений |
Надежность, простота в
управлении, стандартизованная полезная нагрузка |
В составе разведывательных,
ударных и охранных комплексов, многоканальные системы передачи разнообразных
данных |
|
Для экстремальных ситуаций,
научных исследований, кинематографических применений |
Устойчивость к
неблагоприятным внешним воздействиям, универсальность по отношению к полезной
бортовой нагрузке |
Автономное, многовариантность
реализации каналов передачи данных |
|
Для спортивных, промышленных
и бытовых применений |
Простота в управлении,
экономичность, надежность |
Автономное, один канал передачи
видеоданных |
Примерами
сегодняшней реализации и перспективных разработок в этой области являются[2-5]:
- интеллектуальные автономные мобильные платформы
различной среды применения (малоразмерные беспилотные летательные (MAV) и
подводные (UUV) аппараты, нано- и пикоспутники, микромашины и манипуляторы);
- мехатронные системы автотранспортных средств для
обеспечения безопасности (ABS, Airbag, подшипники с контролем уровня износа и
т.п.);
- распределенные сенсорные системы, например,
самолетное крыло, оснащенное «умной» поверхностью для динамического контроля
обтекания и снижения неблагоприятных эффектов;
- оптимизация управления инфраструктурными комплексами
(в том числе в жилищно-коммунальном хозяйстве) – датчики потерь тепла,
сейсмодатчики фундамента и т.п., которые могут быть применены для мониторинга
состояния и обеспечения функционирования опасных объектов;
- применение микро- и нанороботов в медицине и
биотехнологиях – повышение уровня здравоохранения и обеспечения
жизнедеятельности;
- интеллектуальные системы охраны и наблюдения, в том
числе для обеспечения безопасности и противодействия терроризму;
- автономные навигационные системы, в том числе
интегрированные с GPS, ГЛОНАСС;
- одежда/амуниция с автоматическим поддержанием
индивидуального микроклимата;
- снижение рисков и вредных факторов для системы
человек-машина, например, удаленное управление специализированными роботами в
потенциально опасных зонах с применением систем технического зрения, сенсор-костюмов
и т.п.
Мобильные роботы универсальны и поэтому могут быть
использованы в разных областях. Применительно к использованию робототехники в
военных целях и в чрезвычайных ситуациях приоритетное значение имеют
технические "способности" роботов, пригодность к эксплуатации в
жестких и экстремальных условиях и способность обеспечить защиту обслуживающего
персонала. При использовании роботов в гражданской промышленности наибольшее
значение придается их экономической эффективности.
Литература
1 Юревич Е.И. Основы робототехники. - 2-е изд.,
перераб. и доп. - СПБ.:БХВ -
Петербург,2005.
2. Макаров И.М
Робототехника: История и перспективы. - М.: Наука,2003.
3. 2015 IEEE/RSJ International Conference on
Intelligent Robots and Systems: [электронный ресурс] / [официальный сайт]. — URL: http://www.iros2015.org
4. A
Study of Personal Service Robot Future Marketing Trend With The Foresight of
Technological Innovation : [электронный ресурс]— URL:
http://www.foresightfordevelopment.org/sobipro/55/77-a-study-of-personal-service-robot-future-marketing-trend
5. Вильямс Д. «Программируемые роботы», НТ Пресс,
2006.- 240с.