Создание виртуальной среды для удаленной разработки автономных мобильных сервисных роботов

Создание виртуальной среды для удаленной разработки автономных мобильных сервисных роботов

Пряничников Валентин Евгеньевич
д.т.н., в.н.с., Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук» (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН), 125047, Москва, Миусская пл., д. 4; заведующий кафедрой, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» (ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»), 27055, Москва, Вадковский пер., д. 3а, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0003-0974-317X

Колесов Юрий Сергеевич
ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 125047, Москва, Миусская пл., д. 4, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Тележкин Дмитрий Сергеевич
аспирант, ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 125047, Москва, Миусская пл., д. 4, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Индекс УДК 
004.946:004.896:007.52:621.865.8

EDN: DCBMLY

Аннотация. При разработке мобильных сервисных роботов (МСР) и робототехнических комплексов особое внимание уделяется дистанционному сенсорному взаимодействию с объектами внешней среды, а также соответствующая интеллектуализации систем управления (СУ). Это позволяет расширить функциональные возможности, в том числе улучшить взаимодействие с операторами и персоналом. В частности, роботы могут выполнять задания, не требующие высокой степени конкретизации, ориентироваться по голосу людей, перемещать и обслуживать объекты, транспортировать их, оказывать физическую поддержку пациентам в госпиталях, предоставлять им руководства и информацию, осуществлять уход и уборку и т.д. Для достижения этих целей необходимо реализовать алгоритмы следования по заранее заданному маршруту, который может быть указан маркерами или внешними командами управления. Это особенно важно для решения логистических задач. В рамках проекта «Интеллектуальная роботроника» были разработаны гусеничные МСР различного назначения, транспортные промышленные роботы и комплекты цеховой автоматики, а также система управления подводным шагающим аппаратом. Были решены проблемы интеллектуализации СУ МСР на основе результатов этих разработок. На автономность сервисных роботов сильно влияет скорость реагирования на показания датчиков. Требуется обеспечить оперативную обработку информации от датчиков с помощью маломощной аппаратуры. Работоспособность программного обеспечения обеспечивается за счет непрерывности процесса разработки, дополненного постоянным развертыванием и расширенным тестированием программного обеспечения на аппаратуре робота. При этом обеспечивается безопасность хранения и модификации исходного и двоичного кода, а также кросс-платформенность инструментов разработки. Для обеспечения работы многочисленных механизмов и датчиков робота, а также основной управляющей системы понадобился инструмент управления параметрами инициализации бортовой электроники робота с учетом вопросов надежности и сохранения работоспособности изделия на всех этапах функционирования. Этим проблемам и посвящена настоящая статья.

Ключевые слова: мобильные сервисные роботы, удаленная разработка, Docker, виртуальный сервер, загрузчик бортового программного обеспечения, флеш-память, ядро, драйверы, парсер

Для цитирования: Пряничников В.Е. Создание виртуальной среды для удаленной разработки автономных мобильных сервисных роботов / В.Е. Пряничников, Ю.С. Колесов, Д.С. Тележкин // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 13. – № 3. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2025. – С. 183-190. – EDN: DCBMLY.

Благодарности
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект FSFS-2024-0012).

Список источников

  1. Пряничников В.Е. Способ свёртки изображений для последующей идентификации объектов сервисными роботами / В.Е. Пряничников, В.В. Ястребов // XVI науч.-практ. конф. «Запись и воспроизведение объёмных изображений в кинематографе, науке, образовании, медиа и в других областях»: материалы, ч. II // Под общ. ред. О.Н. Раева, Москва: ИПП «КУНА», 2024. С. 132-138. ISBN 978-5-98547-148-9. URL: https://www.rsuh.ru/upload/main/minot/conf_3d-2024.pdf. – Текст: электронный.
  2. Давыдов О.И. Архитектура системы управления мобильного сервисного робота / О.И. Давыдов, В.Е. Пряничников // Информационно-измерительные и управляющие системы, № 7, Т. 13, 2015, С. 41-50. EDN: UKOJTH.
  3. Service Robots Integrating Software and Remote Reprogramming / D.V. Davydov [et al.] // Proceedings of the 28th DAAAM International Symposium, pp. 1234-1240, ISBN 978-3-902734-11-2, Vienna, Austria. DOI: 10.2507/28th.daaam.proceedings.172.
  4. Пряничников В.Е. Совмещение фильтрации ультразвуковых данных и программного управления линейным приводом // Приборы, 2008, № 12, С. 22-29. EDN: JWHRJP.
  5. Aryskin Aleksander. Creation of Technology for Building Automated Production With Remote Control (Industry 4.0 Concept) / Aleksander Aryskin, Valentin Pryanichnikov // Proceedings of the 33rd DAAAM International Symposium, pp. 0279-0284, (Ed.), ISBN 978-3-902734-36-5, Vienna, Austria. – URL: https://daaam.info/Downloads/Pdfs/proceedings/proceedings_2022/working_papers/dpn67315_a_1_Aryskin.pdf.
  6. Методы управления двигателями мобильного робота с кинематически связанными цикловыми шагающими движителями / Н.Г. Шаронов [и др.] // Известия ВолгГТУ. – Волгоград: ВолгГТУ, 2024, № 4 (287), С. 88-94, ISSN 1990-5297, DOI: 10.35211/1990-5297-2024-4-287-88-94.
  7. КОМПЛЕКС БАЗОВЫХ СЕНСОРНО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ МОБИЛЬНЫХ СЕРВИСНЫХ РОБОТОВ / В.Е. Пряничников [и др.] // XVI всерос. мультиконф. по проблемам управления (МКПУ-2023): материалы, Волгоград, 11-15 сентября 2023: [в 4 т.]. – Т. 1. Робототехника и мехатроника. – Волгоград: ВолгГТУ, 2023, С. 204 207, EDN: XUVCUS.
  8. Analysis and Modernization of the Dual Manipulator of Service Robots / V.E. Pryanichnikov [et al.] // Proceedings of the 34th International DAAAM Symposium 2023 (pp.0324-0329), DOI:10.2507/34th.daaam.proceedings.043.
  9. Approaches to Implementation of the 3D Laser Scanning to Ensure the Search and Docking of Autonomous Underwater Robots with a Walking Base / Vyacheslav Yastrebov [et al.] // Proceedings of the 34th International DAAAM Symposium 2023 (pp.0035-0039). DOI: 10.2507/34th.daaam.proceedings.005.
  10. NetBird - Open Source Zero Trust Networking // NetBird: [site]. – URL: https://netbird.io/ (дата обращения: 18.09.2024).
  11. WireGuard: fast, modern, secure VPN tunnel // WireGuard: [site]. – URL: https://www.wireguard.com/ (дата обращения: 18.09.2024).
  12. Develop faster your foundation for secure, intelligent development // Docker: [site]. – URL: https://www.docker.com/ (дата обращения: 18.09.2024).
  13. Эксперименты по расширению функциональных возможностей мобильных сервисных роботов / В.Е. Пряничников [и др.] // 34-я межд. науч.-техн. конф. «Экстремальная робототехника»: сб. тезисов. – Санкт-Петербург: ЦНИИ РТК ООО «Типография Фурсова», 2023, С. 34-36, ISBN 978-5-6048032-9-5. URL: https://er.rtc.ru/images/docs/2023/Sbornik-tezisov_ER-2023.pdf.
  14. Integration Software for a Distributed Group of Mobile Service Robots / V.E. Pryanichnikov [et al.] // Proceedings of the 32nd International DAAAM Symposium 2021 (pp.0311-0315). DOI: 10.2507/32nd.daaam.proceedings.045.
  15. Васильев А.В. Уточнение типоразмерных групп наземных дистанционно управляемых машин для применения в опасных для человека условиях / А.В. Васильев, А.В. Лопота // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2015. № 1 (214). С. 226-234. DOI 10.8562/JEST.214.26.
  16. Голубев Ю.Ф. Динамика шагающего робота, управляемого оператором / Ю.Ф. Голубев, В.Е. Пряничников, В.Е. Павловский // Исследование робототехнических систем: сборник статей. М.: Наука, 1982, с. 78-86 / АН СССР, Науч. совет по пробл. "Роботы и робототехнические системы"; [отв. ред. И. М. Макаров и др.]. 244 с. – Текст: непосредственный.
  17. Охоцимский Д. Е. Методика моделирования робота, перемещающегося в пространственной среде / Д.Е. Охоцимский, А.К. Платонов, В.Е. Пряничников // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика, 1980, № 1. С. 46-54.
  18. Vjekoslav Damic. Dynamic Modelling of Mobile Robots Based on its 3D CAD Model / Vjekoslav Damic, Maida Cohodar Husi, Munir Muratovic // Proceedings of the 28th International DAAAM Symposium 2017 (pp.0144-0149). DOI: 10.2507/28th.daaam.proceedings.019.
  19. Du Y. Kinematics and Dynamic Modeling and Simulation Analysis of Three-wheeled Mobile Robot // January 2017 DEStech Transactions on Engineering and Technology Research. DOI:10.12783/dtetr/mdm2016/4940.
  20. A. Hatab. Dynamic modelling of differential-drive mobile robots using Lagrange and Newton-Euler methodologies: A unified framework / A.A. Hatab, R. Dhaouadi // Advances in Robotics & Automation. Vol. 2, Is. 2 Pp. 1-7. DOI: 10.4172/2168-9695.1000107.
  21. Воробьев Е.И. Механика промышленных роботов: учеб. пособ.: в 3 кн. / Е.И. Воробьев, С. А. Попов, Г. И. Шевелева, М.: Высшая школа, 1988, 304 с. – Текст: непосредственный.

Поступила в редакцию 20.01.2025
Поступила после рецензирования 07.02.2025
Принята к публикации 25.05.2025