Е. О. Черских, мл. науч. сотр.,
Санкт-Петербург.
Cherskikh Е. О., Junior Researcher,
St. Petersburg, 199178.
Предлагается алгоритм адаптивного управления наземным сельскохозяйственным роботом, решающий проблему выполнимости поставленных задач при возникновении кризисных ситуаций, вызванных отказами одного или нескольких бортовых устройств с учетом их функциональных назначений и значимости для выполняемой задачи. Целью разработки данного алгоритма является повышение уровня автономности робота посредством динамической адаптации к возникновениям отказов бортовых устройств. Ключевой частью алгоритма является обращение к базе знаний, которая хранит информацию о выполняемых роботом задачах, назначениях имеющихся бортовых устройств, их статусе и числе. Задачи описываются предикатами, учитывающими ситуации работы с полным набором нормально функционирующих бортовых устройств робота и ситуации работы при отказах с минимально возможным набором устройств, необходимых для выполнения задач. Использование базы знаний позволяет системе определять возможность выполнения задачи в изменившихся условиях и выбирать оптимальную стратегию адаптации. Проведенное имитационное моделирование позволило оценить время принятия решений в различных ситуациях для трех типов выполняемых роботом задач, в каждой из которых рассматривались три случая функционирования: нормальная работа всех устройств, частичный отказ устройств, возникновение кризисной ситуации. Наименьшее среднее время на принятие решений системой управления при кризисных ситуациях — 0,0072 мс, при обработке отказов устройств — 0,0083 мс. Наибольшее время на принятие решений 0,0112 мс было затрачено при частичных отказах, так как выполняется поиск решений для того, чтобы выполнение целевой задачи стало возможным. Наибольшее количество времени потрачено на принятие решения в случае с дополнительным перебором всех устройств для поиска требуемых для выполнения задачи устройств. Результат моделирования подтверждает эффективную работу алгоритма и позволяет оценить время принятия решений в различных ситуациях функционирования сельскохозяйственного робота и в ситуациях отказов бортовых устройств.
The paper presents an adaptive control algorithm for a ground agricultural robot, designed to ensure task execution in crisis situations, such as the failure of one or more onboard devices. The algorithm considers the functional roles of the devices and their importance to the task at hand. The primary objective of this work is to enhance the robot’s autonomy by enabling dynamic adaptation in the event of device failures. А key component is a knowledge base that stores information about tasks, device purposes, their operational status, and the number of available onboard devices. The robot’s tasks are represented by predicates that account for both scenarios: operation with a fully functional set of devices and operation with a minimal set of devices required for task execution. Simulation modeling was conducted to evaluate the decision-making time under various conditions for three types of tasks. Each task type was analyzed in three scenarios: normal operation with all devices functional, partial device failure, and a crisis involving significant device failures. The results indicate that the shortest average decision-making time in crisis situations is 0.0072 μs, while for handling device failures it is 0.0083 μs. The longest decision-making time, 0.0112 μs, occurs during partial failures due to the need to search for solutions to enable task completion. The most time-consuming scenario involves enumerating all devices to identify those available for task execution. The simulation results confirm the algorithm's functionality and provide an estimate of decision-making times under various onboard device failure scenarios.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.