Исследование алгоритма обследования местности гетерогенной группой автономных мобильных роботов

Попов Сергей Геннадьевич
к.т.н., высшая школа прикладной математики и вычислительной физики, институт прикладной математики и механики, Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), доцент, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, тел.: +7(921)961-34-93, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Крашенинников Александр Сергеевич ^*
высшая школа прикладной математики и вычислительной физики, институт прикладной математики и механики, Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), аспирант, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, тел.: +7(952)235-42-77, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Чуватов Михаил Владимирович
высшая школа прикладной математики и вычислительной физики, институт прикладной математики и механики, Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), ведущий программист, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, тел.: +7(921)584-22-25, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 26 сентября 2019 года.

Аннотация
Цель работы – разработать подход, позволяющий наземным и летающим роботам координировать свои действия. Траектории движения оптимизируются по длине пути. В ходе работы разработан общий алгоритм движения, использующий структуру организации гетерогенной группы и построенный на основе алгоритма A*. Реализована программная модель и разработана методика проведения экспериментов. В ходе проведения экспериментов подтверждена зависимость времени вычисления путей от количества роботов, длины пути и наличия многопоточной обработки. Также, подтверждена зависимость длины пути от количества летающих роботов и их радиуса обзора. Результаты могут быть применены для управления кластером роботов в условиях статической карты для оптимизации пути группы по нескольким критериям.

Ключевые слова
Робот, алгоритм, навигация, оптимизация, гетерогенный.

DOI

https://doi.org/10.31776/RTCJ.7404 

Индекс УДК 

004.021:004.94

Библиографическое описание 
Попов С.Г. Исследование алгоритма обследования местности гетерогенной группой автономных мобильных роботов / С.Г. Попов, А.С. Крашенников, М.В. Чуватов // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 7. - №4. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2019. – С. 278-290. – Текст : непосредственный.

Литература

1. Навигация гетерогенной группы роботов (БПЛА и БНР) через лабиринт в 3D симуляторе Gazebo методом вероятностной дорожной карты. – Текст: непосредственный / И.М. Афанасьев [и др.] // Второй Всероссийский научно-практический семинар "Беспилотные транспортные средства с элементами искусственного интеллекта". – 2015. – С. 18-25.
2. Васильев И.А. Организация группового управления мобильными роботами для задач специальной робототехники. – Текст: непосредственный / И.А. Васильев, С.А. Половко, Е.Ю. Смирнова // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика. Телекоммуникации. Управление. – 2013. – №. 1 (164).
3. Belta C. Abstraction and control for groups of robots. – Text: unmediated / C. Belta, V. Kumar // IEEE Transactions on robotics. – 2004. – Т. 20. – №. 5. – С. 865-875.
4. Evolving group transport strategies for e-puck robots: moving objects towards a target area. – Text: unmediated / M.H.M. Alkilabi [et al] // Distributed Autonomous Robotic Systems. – Springer, Cham, 2018. – С. 503-516.
5. Guerrero J. Multi-robot task allocation strategies using auction-like mechanisms. – Text: unmediated / J. Guerrero, G. Oliver // Artificial Research and Development in Frontiers in Artificial Intelligence and Applications. – 2003. – Т. 100. – С. 111-122.
6. Goldberg D. Coordinating mobile robot group behavior using a model of interaction dynamics. – Text: unmediated / D. Goldberg, M.J. Mataric // In Proceedings, The Third International Conference on Autonomous Agents (Agents' 99. – 1999).
7. Robot modeling and control – Text: unmediated / Spong M. W. [et al.]. – 2006.
8. Коллективное поведение роботов. Желаемое и действительное. – Текст: непосредственный / В.Э. Карпов // Современная мехатроника: сборник научн. трудов Всероссийской научной школы (г. Орехово-Зуево, 22-23 сентября 2011)-Орехово-Зуево. – 2011. – C. 132.
9. Каляев И.А. Самоорганизующиеся распределенные системы управления группами интеллектуальных роботов, построенные на основе сетевой модели. – Текст: непосредственный / И.А. Каляев, С.Г. Капустян, А.Р. Гайдук // Управление большими системами: сборник трудов. – 2010. – №. 30-1.
10. Организация системы поддержки принятия решений для управления группой роботов. – Текст: непосредственный / П.В. Лоторев [и др.] // Юго-Западного государственного университета. – 2015. – С. 30.
11. Михайлов Б.Б. Автономные мобильные роботы - навигация и управление – Текст: электронный / Б.Б. Михайлов, А.В. Назарова, А.С. Ющенко // Известия ЮФУ. Технические науки. 2016. №2 (175). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/avtonomnye-mobilnye-roboty-navigatsiya-i-upravlenie (дата обращения: 13.07.2019).

Полный текст статьи (pdf)