novtexmechМехатроника, автоматизация, управлениеMekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie1684-64272619-1253Commercial Publisher «New Technologies»10.17587/mau.24.619-626novtexmech-1465Research ArticleРОБОТЫ, МЕХАТРОНИКА И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫROBOT, MECHATRONICS AND ROBOTIC SYSTEMSКонцептуальные основы платформенно-модульного подхода к разработке перспективных робототехнических комплексовConceptual Propositions for Creation of Perspective Robotic Systems based on Platform-Modular ApproachГраськинС. С.GraskinS. S.

д-р техн. наук, проф.

г. Москва

Moscow

GraskinSS@edu.mos.ruЕрмоловИ. Л.ErmolovI. L.

д-р техн. наук, проф. РАН, вед. науч. сотр.

г. Москва

Dr. of Tech. Sc., Professor

Moscow

ermolov@ipmnet.ruХрипуновС. П.KhripunovS. P.

д-р техн. наук, проф., вед. науч. сотр.

г. Москва

Moscow

hsp61@ipu.ruМГТУ им. Н. Э. Баумана (НИУ)РоссияMSTU BaumanRussian FederationИПМех им. А. Ю. Ишлинского РАНРоссияIPMech RASRussian FederationИПУ им. В. А. Трапезникова РАНРоссияIPURussian Federation2023061220232412619626Copyright © Commercial Publisher «New Technologies», 20232023Commercial Publisher «New Technologies»Commercial Publisher «New Technologies»https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://mech.novtex.ru/jour/article/view/1465

Активное внедрение робототехники в последнее время считается одним из приоритетных направлений дальнейшего наращивания потенциала для увеличения уровня автоматизации деятельности человека. Полученные на сегодняшний момент достижения в области развития технологий робототехники и практическое подтверждение их состоятельности позволяют рассматривать возможность использования робототехнических средств для решения широкого круга прикладных задач, ранее считавшихся прерогативой человека.Роботизация как процесс внедрения робототехники предполагает создание высокотехнологичных образцов робототехнических комплексов (РТК), обладающих повышенной автономностью и расширенными функциональными возможностями, что позволяет существенно разгрузить человека, отводя ему роль супервизора при применении РТК. Необходимым условием обеспечения эффективной роботизации широкого спектра рабочих процессов человеческой деятельности является формирование необходимой среды, способствующей интенсивному созданию и внедрению перспективных, обладающих высоким модернизационным потенциалом образцов робототехники — РТК.Рассматриваемые в статье вопросы связаны с формированием концептуальных положений по созданию перспективных РТК, направленных на сокращение времени вывода на рынок новых изделий робототехники без ущерба их качеству и с повышенным модернизационным потенциалом. Обсуждаются наиболее важные, по мнению авторов, направления развития современной робототехники и пути создания перспективных РТК. Отмечается необходимость согласованного и сбалансированного продвижения передовых и совершенствование существующих и используемых в робототехнике технологий. Основное внимание уделяется созданию опытно-экспериментальных унифицированных базовых платформ РТК путем внедрения платформенно-модульного подхода к созданию перспективных РТК. Рассматриваются уже действующие примеры применения этого подхода в отечественной и зарубежной робототехнике. Удобным методическим аппаратом на пути реализации предложенного подхода видится использование типовой схемы деления (типовой структуры) РТК, разработанной авторами ранее. Обсуждаются преимущества использования платформенно-модульного подхода при создании перспективных РТК и другие его возможные практические приложения

Intensive introduction of robotic systems is a modern priority for further automation of human activities. Recent theoretical and practical developments in robotics have made it possible to introduce robots in areas of practical activities previously dominated by humans. Modern trend in robotics is in creating state of the art robotic systems with increased autonomy and expanded functionality. This will allow to relieve human, leaving him supervision functions. An emerging task in robotics is also to create an environment, assisting to create and introduce new perspective robotic systems, also bearing modernization capability. This can be done through improving of modern approaches of creating robotic systems. We foresee necessity to change some of robots’ life-cycle stages, which would allow to rapidly introduce new effective robots into production. The article in its beginning studies some most emerging directions in robotics and new ideas for more effective robotic systems design. During this one should find a balance between introducing drastically new technologies in new robot and perfectioning already existing technologies. Authors propose to use so-called modular-platform based approach for creating new robots. Within it they imply typical structure of a robot, suggesting to use basic platform as a basement for building new robots with varying usefull load. In such case same platform can be used for building inspection robots, unmanned transport systems, unmanned retransmitter etc. The paper presents some already built examples of the approach. Final part of the paper discusses advantages given by application of this approach.

роботыроботизацияробототехнические комплексытиповая схема деленияплатформенно-модульный подходrobotic systemsrobotsmodular approachЧасть работы над данным материалом выполнена по теме государственного задания (№ госрегистрации 123021700055-6)Part of this work was done according to the Russian Ministry of Science and Higher Education within the framework of the Russian State Assignment contract No 123021700055-6ReferencesЕрмолов И. Л., Хрипунов С. П., Благодарящев И. В., Хрипунов С. С. Типовая структурно-функциональная схема робототехнических комплексов военного назначения // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2017. № 6.Ermolov I. L., Khripunov S. P. et al. Typical Structure of a Robotic System, Information, measuring and control systems, 2017, no. 6 (in Russian) (in Russian).Денисов И. И., Кононов А. Ф. Механический боец. Многие роботы уже сегодня воюют лучше людей. URL: http://econ-journal.ru/mehanicheskij-boec-mnogie-robotyuzhe-s/ (дата обращения: 27.12.2017).Denisov I. I., Kononov A. F. Mechanical warrior, available at: http://econ-journal.ru/mehanicheskij-boec-mnogie-roboty-uzhe-s/ (date of acc ess 27.12.2017) (in Russian).Цариченко С. С. АНПА GAVIA — подводный исследователь // Гидротехника. 2011. № 2(22). С. 112—114.Tsarichenko S. G. SUV GAVIA — underwater researcher, Gydrotechnica, 2011, no. 2 (22), pp. 112—114 (in Russian).Ермолов И. Л., Хрипунов С. П. Формирование обобщенной структурной схемы робототехнических комплексов // Робототехника и техническая кибернетика. 2017. № 1(14).Ermolov I. L., Khripunov S. P. Creating Generalized Typical Structure of a Robotic System, Robototechnica i technicheskaya cybernetica, 2017, no. 1 (14) (in Russian).Ермолов И. Л., Кононов А. Ф., Хрипунов С. П. Направления унификации робототехнических комплексов военного, специального и двойного назначения // Сб. тезисов Международной научно-технической конференции "Экстремальная робототехника — 2017". СПб: Издательско-полиграфический комплекс "Гангут", 2017.Ermolov I. L., Khripunov S. P., Kononov A. F. Unification in Robotics, Proc. Of "Extreme Robotics — 2017" International Conference, St. Petersburg, 2017 (in Russian).Прокопьев В. Ю. Платформенные решения и модульный принцип проектирования электронных устройств как метод стандартизации и унификации разработок // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 5. С. 901—911.Prokopiev V. Y. Platform-based solutions and modular approach in design of electronic devices, Scientific Courier of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2019, vol. 19, no. 5, pp. 901—911 (in Russian).Базров Б. М. Модульная технология в машиностроении. М.: Машиностроение, 2001. 368 с.Bazrov B. M. Modular approach in machine-building, Мoscow, Mashinostroenie, 2001, 368 p. (in Russian). 8. Averianov O. I. Modular approach in CNC machine-tools, Мoscow, Mashinostroenie, 1987, 232 p. (in Russian).Аверьянов О. И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1987. 232 с.Andreev V. P., Pletenev P. F. Intermodular communication technology in heterogeneous modular mobile robot, Proc. of "Extreme Robotics 2016" International Conf., St. Petersburg, 2016 (in Russian).Андреев В. П., Плетенев П. Ф. Разработка технологии межмодульного общения в гетерогенном модульном мобильном роботе. // Труды международной научно-технической конференции "Экстремальная робототехника", 24—25 ноября 2016 года, Санкт-Петербург. С. 245—255.Andreev V. P., Kim V. L. Designing basic units of heterogeneous modular mobile robot, Proc. of "Extreme Robotics 2016" International Conf., St. Petersburg, 2016 (in Russian).Андреев В. П., Ким В. Л. Разработка функциональных узлов гетерогенного модульного мобильного робота // Тр. междунар. науч.-техн. конф. "Экстремальная робототехника". 24—25 ноября 2016 года, Санкт-Петербург. С. 359—369.Andreev V. P., Poduraev J. V. Function-based modular approach for building heterogeneous modular mobile robot, Proc. of "Extreme Robotics 2016" International Conf., St. Petersburg, 2016 (in Russian).Андреев В. П., Подураев Ю. В. Функционально-модульный принцип построения гетерогенных мобильных роботов. // Тр. междунар. науч.-техн. конф "Экстремальная робототехника". 24—25 ноября 2016 года, Санкт-Петербург. С. 39—50.Manko S. V., Lokhin V. M., Kraynov N. V., Malko A. N. Algorithms for Intelligent Control of Reconfigurable Robots in a Wheel Configuration and Multi-Agent Systems Based on them, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2022, vol. 23, no. 8, pp. 420—429 (in Russian).Манько С. В., Лохин В. М., Крайнов Н. В., Малько А. Н. Алгоритмы интеллектуального управления реконфигурируемыми роботами в компоновке колеса и многоагентными системами на их основе // Мехатроника, автоматизация, управление. 2022. Т. 23, № 8. С. 420—429.Manko S. V., Shestakov E. I. Futomatic synthesis of gait scenarios for reconfigurable mechatronic modular robots in the modification of the walking platform, Russian Technological Journal, 2018, vol. 6, no. 4 (in Russian).Манько С. В., Шестаков Е. И. Автоматический синтез сценариев походки реконфигурируемых мехатронно-модульных роботов в модификации шагающей платформы // Российский технологический журнал. 2018. Т. 6, № 4.Jing G., Tosun T., Yim M., Kress-Gazit H. An end-toend system for accomplishing tasks with modular robots, Proceedings of Conference Robotics: Science and Systems, 2016.Jing G., Tosun T., Yim M., Kress-Gazit H. An end-toend system for accomplishing tasks with modular robots // Proceedings of Conference Robotics: Science and Systems. 2016.Kojcev R., Etxezarreta N., Hernandez A., Mayoral V. Evaluation of deep reinforcement learning methods for modular robots. arXiv preprint arXiv:1802.02395, 2018.Kojcev R., Etxezarreta N., Hernandez A., Mayoral V. Evaluation of deep reinforcement learning methods for modular robots. arXiv preprint arXiv:1802.02395, 2018Kojcev R., Etxezarreta N., Hernandez A., Mayoral V. Evaluation of deep reinforcement learning methods for modular robots. arXiv preprint arXiv:1802.02395, 2018

The authors declare that there are no conflicts of interest present.