СОВМЕСТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РОБОТАМИ, АВТОНОМНОЕ И ОТ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

 cover-1-14-2017

СОВМЕСТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РОБОТАМИ, АВТОНОМНОЕ И ОТ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

Б.А. Спасский
К.т.н., Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), начальник отдела, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, тел.: +7(812)552-13-25, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


Аннотация
Обсуждается взаимосвязь автономного управления мобильными роботами и от человека-оператора. Показано, что не всегда удается обозначить жесткую границу между этими режимами управления. Поскольку в большинстве случаев человек не может быть исключен из контура управления, достаточно широкое распространение получил тип взаимодействия робота и оператора, в основе которого лежит периодическое изменение уровня автономности системы, инициатором которого может выступать как оператор, так и робот. Отмечается, что для любого уровня автономности системы при решении конкретной задачи есть роли, отводимые людям, и роли, отводимые роботам.
Оператору, чтобы управлять роботом или группой роботов, передавая команды высокого уровня, необходимо обладать всей полнотой информации о текущем состоянии роботов и ходе выполнения миссии. В связи с этим обсуждается утверждение, что проектирование и эксплуатацию автономных систем необходимо рассматривать с точки зрения взаимодействия с человеком-оператором и параллельно с роботом разрабатывать интерфейс связи с оператором.
Кратко рассмотрены стратегии управления мобильным роботом. В качестве примера миссии с переменным уровнем автономности системы приводится работа робота радиационной разведки по поиску и эвакуации локального источника ионизирующего излучения.
Обсуждаются две различные точки зрения, осмысливающие отношение уровня автономности робота к уровню взаимодействия человека и робота. Показано, что при повышении уровня автономности человеко-машинный интерфейс в меньшей степени используется для управления роботом и в большей степени для мониторинга и диагностики.

Ключевые слова
Мобильный робот, телеуправление, супервизорное управление, уровень автономности робота, взаимодействие человека и робота, человеко-машинный интерфейс.

Индекс УДК

681.51:007.52

Библиографическое описание

Спасский Б.А. Совместное управление роботами, автономное и от человека-оператора / Б.А. Спасский // Робототехника и техническая кибернетика. – №1(14). – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2017. – С. 69-75.

Литература

  1. Lewis M. Teamwork coordination for realistically complex multi robot systems / M. Lewis, J. Wang, P. Scerri // NATO Symp. Human Factors Uninhabited Mil. Vehicles Force Multipliers. – Biarritz, France. – 2006.
  2. National Research Council. Interfaces for Ground and Air Military Robots // Workshop Summary. – Tal Oron-Gilad, rapporteur. – Planning Committee for the Workshop on Scalable Interfaces for Air and Ground Military Robots. Committee on Human Factors. Board on Behavioral, Cognitive, and Sensory Sciences, Division of Behavioral and Social Sciences and Education. – Washington, DC. – The National Academies Press. – 2005.
  3. Ермолов И.Л. Обеспечение автономности в мобильных роботах // Материалы ХХ Международной научно-технической конференции "Экстремальная робототехника. Нано- микро- и макророботы (ЭР-2009)". – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009.
  4. Sheridan T.B. Human and computer control of undersea teleoperators / T. B. Sheridan, W.L. Verplank – Cambridge, Mass. – Massachusetts Institute of Technology, Man-Machine Systems Laboratory. – 1978.
  5. Shu Jiang and Ronald C. Arkin. Mixed-Initiative Human-Robot Interaction. Definition, Taxonomy, and Survey // IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 2015. – 9-12 Oct. 2015.
  6. A. Finzi and A. Orlandini, "A mixed-initiative approach to human-robot interaction in rescue scenarios," American Association for Artificial Intelligence (www. aaai. org), 2005.
  7. J. Wang and M. Lewis, "Mixed-initiative multirobot control in USAR," in Human-Robot Interaction, 2009, p. 522.
  8. J. A. Adams, P. Rani, and N. Sarkar, "Mixed initiative interaction and robotic systems," AAAI Workshop on Supervisory Control of Learning and Adaptive Systems, 2004.
  9. P. Scerri, D.V. Pynadath, and M. Tambe. Towards adjustable autonomy for the real world. Journal of Articial Intelligence Research, 17:171–228, 2002.
  10. Supervisory Control of Multiple Uninhabited Systems – Methodologies and Enabling Human-Robot Interface Technologies / Dr. Leo van Breda // North Atlantic Treaty Organisation. RTO Technical Report TR-HFM-170. – December 2012.
  11. Karen Petersen and Oskar von Stryk. Towards a General Communication Concept for Human Supervision of Autonomous Robot Teams // Proceedings of the Fourth International Conference on Advances in Computer-Human Interactions ACHI 2011. – France. – 23-28 Feb. 2011.
  12. Improving Human-Robot Interaction for Remote Robot Operation / Holly A. Yanco [et al.] // Proceedings of the 20th national conference on Artificial intelligence AAAI 2005. – Vol. 4. – Pp. 1743-1744.
  13. The Role of Autonomy in DoD Systems [Electronics resource] // Defense Science Board. Department of Defense: [site]. – URL : fas.org/irp/agency/dod/dsb/autonomy.pdf (дата обращения: 06.03.2017).
  14. Спасский Б.А. Обзор современных интерфейсных систем операторов мобильных наземных роботов / Б.А. Спасский // Робототехника и техническая кибернетика. – 2016. – №4(13). – С. 21-31.
  15. Fong T. Vehicle teleoperation interfaces / T. Fong, C. Thorpe // Autonomous Robots. – July 2001. – Vol. 11. – Iss. 1. – Pp. 9-18.
  16. P. Marion, et al., "Director: A User Interface Designed for Robot Operation with Shared Autonomy," Journal of Field Robotics, 2016. http://agile.seas.harvard.edu/publications/director-user-interface-designed-robot-operation-shared-autonomy.
  17. Li Yibo. Hierarchical Model and Evaluation Method for Autonomy Levels of Unmanned Platforms / Li Yibo, Wang Xinxing // Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology. – 2012. – Vol. 4(11). – Pp. 1488-1493.
  18. Vicente K. Ecological interface design: Theoretical foundations / K. Vicente, J. Rasmussen // IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics. – 1992. – Vol. 22 (4). – Pp. 589-606.
  19. Multimodal Interfaces. Literature Review of Ecological Interface Design, Multimodal Perception and Attention, and Intelligent Adaptive Multimodal Interfaces / Wayne Giang [et al.] // Defence R&D Canada. – Contract Report. – DRDC. – Toronto CR 2010-051. – May 2010.
  20. Beer J. M. Toward a framework for levels of robot autonomy in human-robot interaction / J. M. Beer, A. D. Fisk, W. A. Rogers // Journal of Human-Robot Interaction. – 2014. – Vol. 3(2). – Pp.74-99.
  21. Autonomy Levels for Unmanned Systems (ALFUS) Framework / Hui-Min Huang [et al.] // An Update SPIE Defense and Security Symposium. – Orlando, Florida. – 2005.
  22. О необходимости разработки концепции построения и применения роботизированных комплексов военного назначения / Н.А. Рудианов [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – 2016. – № 3 (12) . – С. 14-17.
  23. Thrun S. Towards a framework for human-robot interaction // Human-Computer Interaction. – 2004. – Vol. 19 (1-2). – Pp. 9-24.

Полный текст статьи (pdf)

Адрес редакции:  Россия, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., 21   Тел.: +7(812) 552-13-25 e-mail: zheleznyakov@rtc.ru 
fb1    vk1