Назад в библиотеку

---

Состояние и перспективы развития мобильных роботов

Автор:Сатмаганбетова Ж. З., Нурым Абай
Источник:Архив научных публикаций

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 приемопередающей 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.

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.