Система группового транспортного управления мобильными наземными роботами на различных грунтах

Система группового транспортного управления мобильными наземными роботами на различных грунтах

Градецкий Валерий Георгиевич
д.т.н., профессор, Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН), г.н.с., 119526, Москва, пр. Вернадского, д. 101, к. 1, тел.: +7(495)434-41-49, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0001-7617-3619

Ермолов Иван Леонидович
д.т.н., профессор, ИПМех РАН, в.н.с., 119526, Москва, пр. Вернадского, д. 101, к. 1, тел.: +7(495)434-35-47, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-8458-7982

Князьков Максим Михайлович
к.т.н., ИПМех РАН, с.н.с., 119526, Москва, пр. Вернадского, д. 101, к. 1, тел.: +7(495)495-434-77-66, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-5863-4079

Лапин Борис Сергеевич
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» (ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»), студент, 127055, Москва, Вадковский пер., д. 1, тел.: +7(917)565-10-32, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-5844-3301

Семенов Евгений Александрович
к.т.н., ИПМех РАН, с.н.с., 119526, Москва, пр. Вернадского, д. 101, к. 1, тел.: +7(495)495-434-77-66, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-6196-1433

Собольников Сергей Александрович
к.т.н., ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», доцент, 127055, Москва, Вадковский пер., д. 1, тел.: +7(926)387-90-88, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-3908-9458

Суханов Артем Николаевич
ИПМех РАН, м.н.с., 119526, Москва, пр. Вернадского, д. 101, к. 1, тел.: +7(495)495-434-77-66, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-4122-492X

Материал поступил в редакцию 12 ноября 2019 года.

Аннотация
Предложен подход к решению транспортной задачи для группы наземных однотипных колесных роботов, двигающихся по поверхностям c различными сцепными свойствами. Разработан алгоритм движения группы роботов с заданной конфигурацией карты и траекторией движения переносимого объекта (груза). Дан расчет необходимых скоростей и ускорений движения роботов, переносящих груз. С помощью разработанного ПО для отладки и моделирования проведена проверка системы группового управления, созданной на основе представленной методики расчета.

Ключевые слова
Групповое управление, транспортная задача, мобильная робототехника, модель системы управления.

Благодарности
Работа поддержана грантом РФФИ №16-29-04199 офи_м и частично программой Президиума РАН «Актуальные проблемы робототехнических систем».

https://doi.org/10.31776/RTCJ.8107 

Индекс УДК 
004.896:62-50

Библиографическое описание 
Градецкий В.Г. Система группового транспортного управления мобильными наземными роботами на различных грунтах / В.Г. Градецкий [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 8. - №1. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2020. – С. 61-71. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Вахламов В.К. Конструкция, расчет и эксплуатационные свойства автомобилей. – Москва: Академия, 2007. ISBN: 978-5-7695-3793-6. – Текст: непосредственный.
  2. Вольская Н.С. Разработка методов расчета опорно-тяговых характеристик колесных машин по заданным дорожно-грунтовым условиям в районах эксплуатации: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук // Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. Москва, 2008. – Текст: непосредственный.
  3. Каляев И.А. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов / И.А. Каляев, А.Р. Гайдук, С.Г. Капустян. – Москва: Физматлит, 2009. – 280 с. ISBN: 978-5-9221-11416. – Текст: непосредственный.
  4. B. Cheng, S. Of the soil parameters to Predictthe performance of vehicles / B. Cheng, S., Baker, J. // Journal of Terramechanics 9 (2). pp. 1-13 (1973). – Текст: непосредственный.
  5. Wong, Y.Y. Prediction of rigid wheel Performance based on analysis of soil-wheel stresses / Wong, Y.Y., Rice, A.R. // J. Terramech 4(2), pp. 7-25 (1967). – Текст: непосредственный.
  6. Литвинов А.С. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств / А.С. Литвинов, Я.Е. Фаробин. – Москва: Машиностроение, 1989. – 240 с. ISBN: 5-217-00099-6. – Текст: непосредственный.
  7. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. – Москва: Машиностроение; изд. 2-е, перераб. и доп., 1989. – 308 с. – Текст: непосредственный.
  8. Смирнов Г.А. Распределение тяговых усилий по колёсам полноприводных многоосных автомобилей при движении их по неровностям // Известия вузов: Машиностроение. – 1965. – № 17. – С. 19-24. – Текст: непосредственный.
  9. Белоусов Б.Н. Колесные транспортные средства особо большой грузоподъемности. Конструкция. Теория. Расчет / Б.Н. Белоусов, С.Д. Попов. – Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 728 с. – Текст: непосредственный.
  10. Цытович Н.А. Механика грунтов. – Москва: Высшая школа. – 1983. – 288с. – Текст: непосредственный.
  11. Рождественский Ю.Л. Анализ и прогнозирование тяговых качеств колесных движителей планетоходов: Дис. .канд. техн. наук: 05.05.03. М., 1982. - 260 с. – Текст: непосредственный.
  12. Носков В.П. Ключевые вопросы создания интеллектуальных мобильных роботов / В.П. Носков, И.В. Рубцов // Инженерный журнал: наука и инновации 3(15) (2013) DOI: 10.18698/2308-6033-2013-3-629. – Текст: непосредственный.
  13. Беляков В.В. Взаимодействие со снежным покровом эластичных движителей специальных транспортных машин: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук . – Нижний Новгород, 1999. – Текст: непосредственный.
  14. On-line soil property estimation for autonomous excavator vehicles / Choopar, T. [et al.] // In: IEEE international conference on robotics and automation, pp. 121-126 (2003) DOI: 10.1109/ROBOT.2003.1241583. – Текст: непосредственный.
  15. Traversability prediction for unmanned ground vehicles based on the identified soil parameters / Hutangkabodee, S. [et al.] // In: World Congress of IFAC. – Vol. 16 (2005), DOI:10.3182/20050703-6-cz-1902.02056. – Текст: непосредственный.
  16. Salama, M. Normal and longitudinal dynamics of the tire-terrain and power loss sliding unmanned ground vehicles / Salama M., Vantsevich, V.V. // In: ASME 2013 international mechanical engineering Congress and exposition. – Vol. 4 (2013), DOI: 10.1115/IMECE2013-65946. – Текст: непосредственный.
  17. Multi-solution problem for track, terrain, the interaction dynamics and lumped parameter identification of the soil / Hutangkabodee S. [et al.] // Field and Service Robotics. Springer Tracts in Advanced Robotics. – Vol. 25. – Pp. 517-528 (2006), DOI https://doi.org/10.1007/978-3-540-33453-8_43. – Текст: непосредственный.
  18. Salama M. Stochastic terrain properties-vehicle interaction for agile the dynamics of the groundwater table / Salama M., Vantsevich, V.V. // In: 7th American regional conference of the ISTVS, Tampa, Florida, USA. – Текст: непосредственный.
  19. BLA-SNT cooperation for transportation of facilities in the Industrial area / Ego, H. [et al.]. – 2015 IEEE international conference on industrial technology (ICIT) (2015). – Текст: непосредственный.
  20. Taghavifar, H. Off-road Vehicle Dynamics, Studies in Systems, Decision and Control 70 / Taghavifar, H., Mardani, A. // Springer International Publishing Switzerland, 37 p., (2017). DOI 10.1007/978-3-319-42520-7_2. – Текст: непосредственный.
  21. Hüttenrauch, M. Local Communication Protocols for Learning Complex Swarm Behaviors with Deep Reinforcement Learning / Hüttenrauch, M., Šošic, A., Neumann, G. // Digital Library for Physics and Astronomy, 13 p. (2017). DOI:10.1007/978-3-030-00533-7_6. – Текст: непосредственный.
  22. Groumpos, P.P.: Intelligence and Fuzzy Cognitive Maps. Scientific Issues, Challenges and Opportunities: Studies in Informatics and Control. 27(3) 247-264 (2018). DOI: 10.24846/v27i3y201801. – Текст: непосредственный.
  23. Shlyakhov, N., Dashevskiy, V., Vatamaniuk, I., Zelezny, M., and Ronzhin, A.: Justification of the technical requirements of a fully functional modular robot. In: MATEC Web of Conferences, vol. 113, pp. 02008. EDP Sciences (2017). DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711302008. – Текст: непосредственный.
  24. Yuksel C., Schaefer, S., Keyser, J.: On the parameterization of Catmull-Rom curves. In: SIAM/ACM Joint Conference on Geometric and Physical Modeling (2009). DOI: 10.1145/1629255.1629262. – Текст: непосредственный.
  25. Highly Passable Propulsive Device for UGVs on Rugged Terrain / Gradetsky, V. [et al.] // In: 13th International Scientific-Technical Conference on Electromechanics and Robotics “Zavalishin’s Readings”. – Vol. 161, no. 03013. pp, 1-5 (2018). DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201816103013. – Текст: непосредственный.
  26. Силовое взаимодействие мобильного нагруженного робота с грунтом / В.Г. Градецкий [и др.] Мехатроника, автоматизация, управление. 2017;18(12):819-824. DOI: https://doi.org/10.17587/mau.18.819-824. – Текст: непосредственный.
  27. Gradetsky V. Implementation of a joint transport task by a group of robots // In: Smart Electromechanical Systems, Vol. 174, pp. 203–214. Springer (2019). DOI: 10.1007/978-3-319-99759-9_17. – Текст: непосредственный.
  28. Ермолов И.Л. Программный комплекс для разработки, моделирования и эксплуатации систем группового управления мобильных роботов / И.Л. Ермолов, Б.С. Лапин, С.А. Собольников // Экстремальная робототехника. – Т. 1. – Санкт-Петербург, 2018. – С. 164-165. – Текст: непосредственный.
  29. Лапин Б.С. Метод автономной идентификации поверхности движения мобильным роботом // Материалы заключительного этапа международной студенческой научно-практической конференции «Автоматизация и информационные технологии (АИТ-2019)»: Сборник докладов. Под ред. Е.С. Сотовой. – Москва: ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», 2019. – 62-64с. – Текст: непосредственный.
  30. Лапин Б.С. Идентификация опорного основания автономным мобильным роботом // Г12 «Гагаринские чтения – 2019»: Сборник тезисов докладов. – М.: МАИ, 2019. – с. 681. – Текст: непосредственный.

Полный текст статьи (pdf)

Адрес редакции:  Россия, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., 21   Тел.: +7(812) 552-13-25 e-mail: zheleznyakov@rtc.ru 
 
 
vk2    tg2