Совместная работа двух мобильных роботов при автоматическом выполнении манипуляционных операций

В настоящее время манипуляционные мобильные роботы (МР) активно используются при проведении работ в труднодоступных или опасных для человека местах. Однако в процессе их индивидуальной работы могут возникать ситуации, когда используемые ими системы технического зрения (СТЗ) не позволяют полностью или частично наблюдать объекты работ. В этом случае дополнительно могут использоваться вспомогательные малогабаритные и высокоманевренные МР, также оснащенные СТЗ. Но применение вспомогательных МР неизбежно приводит к появлению погрешностей при определении положений объектов работ в системе координат основного манипуляционного МР. Поэтому возникает необходимость создания новых подходов и методов согласованного управления несколькими МР и точного определения их взаимного расположения для выполнения заданных манипуляционных операций в полностью автоматическом режиме.
В статье рассмотрены метод и алгоритм автоматического выполнения манипуляционных операций в процессе совместной работы двух МР. Первый из них (основной) оборудован манипулятором и СТЗ, а второй (вспомогательный и более маневренный) — только СТЗ. Предложенная система управления позволяет точно выполнять манипуляционные операции с различными объектами в экстремальных условиях, даже если объект работ находится вне зоны видимости СТЗ первого робота. При этом пространственные положения и ориентации объектов работ определяются и (при необходимости) корректируются с помощью СТЗ вспомогательного робота и передаются по каналам связи в управляющую систему основного робота, привязываясь уже к его системе координат. Разработанная система позволяет определить, а затем и компенсировать с помощью СТЗ не только погрешности определения координат объектов работ, но и погрешности работы навигационных систем обоих МР за счет выполнения пробных (тестовых) движений рабочего органа манипулятора. Результаты математического моделирования полностью подтвердили работоспособность и эффективность предложенного подхода к совместной работе двух МР в автоматическом режиме.

1. Andreev V. P., Pryanichnikov V. E. Operation Environment of Mobile Robots with Supervision Control // Annals of DAAAM for 2011 & Proceedings of the 22nd International DAAAM Symposium. Vienna, Austria. 2011. Volume 22, No. 1. P. 0021—0022.

2. Cetin L., Baser O., Keskin O., Uyar E. Vision Based Control Algorithm for a Mobile Manipulator //Annals of DAAAM for 2011 & Proceedings of the 22nd International DAAAM Symposium. Vienna, Austria. 2011. Volume 22, No. 1. P. 0449—0450.

3. Changhwan C., Yongchil S., Seungho J., Seungho K. TeleOperated Fuel Handling Machine Manipulation Robot for the Nuclear Power Plants // Proc. CD-ROM of the 6th Asian Control Conf. Bali, Indonesia. 2006. P. 983—987.

4. Lee D., Spong M. W. Passive bilateral control of teleoperators under constant time-delay // Proc. 16 IFAC World Congress. Prague, Czech Rep. 2005. File 03009.pdf (CD-ROM). P. 1—6.

5. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А. Метод формирования гладких траекторий движения мобильных роботов в неизвестном заранее окружении // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2017. No 4. С. 174—184.

6. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А., Мурсалимов Э. Ш. Информационно-управляющая система для мобильных роботов // Автометрия. 2015. Т. 51. No 5. С. 92—100.

7. Katsurin Alexey. System of Telecontrol by the Mobile Robot with Movable Camera // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 643. P. 9—14.

8. Филаретов В. Ф., Кацурин А. А., Пугачев Ю. А. Метод полуавтоматического комбинированного управления манипулятором с помощью подвижной телекамеры // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. No 2. С. 38—45.

9. Филаретов В. Ф., Кацурин А. А. Метод полуавтоматического позиционного управления манипулятором с помощью телекамеры, изменяющей пространственную ориентацию своей оптической оси // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. No 9. С. 15—22.

10. Fernando J. Mendiburu, Marcos R. A. Morais, Antonio M. N. Lima. Behavior coordination in multi-robot systems // Proc. of 2016 IEEE International Conference on Automatica (ICA-ACCA). 2016. P. 1—7.

11. Xiao Yu, Lu Liu, Gang Feng. Distributed circular formation control of multi-robot systems with directed communication topology // Proc. of 2016 35th Chinese Control Conference (CCC). 2016. P. 8014—8019.

12. Francesco Riccio, Emanuele Borzi, Guglielmo Gemignani, Daniele Nardi. Multi-robot search for a moving target: Integrating world modeling, task assignment and context // Proc. of 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2016. P. 1879—1886.

13. Abraham P. Vinod, Yuqing Tang, Meeko M. K. Oishi, Katia Sycara, Christian Lebiere, Michael Lewis. Validation of cognitive models for collaborative hybrid systems with discrete human input // Proc. of 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2016. P. 3339—3346.

14. Меркулов В. И. Синтез согласованного управления группой объектов // Динамика сложных систем — XXI век. 2016. Т. 10. No 2. С. 23—27.

15. Abel Garcia Barrientos, Joel Lara Lopez, Eduardo Steed Espinoza, Jose Hoyo, Guillermo Valencia Palomo. Object Transportation Using a Cooperative Mobile Multi-Robot System // IEEE Latin America Transactions. 2016. Vol. 14, Issue 3. P. 1184—1191.

16. Градецкий В. Г., Ермолов И. Л., Князьков М. М., Семенов Е. А., Собольников С. А., Суханов А. Н. О научных задачах выполнения транспортных операций группой мобильных роботов // Экстремальная робототехника. 2016. No 1. С. 25—30.

17. Филаретов В. Ф., Коноплин А. Ю., Коноплин Н. Ю. Система для автоматического выполнения манипуляционных операций с помощью подводного робота // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18. No 8. С. 543—549.

18. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А., Коноплин А. Ю. Метод синтеза системы автоматического управления режимом движения схвата манипулятора по сложным пространственным траекториям // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. No 6. С. 47—54.

19. Зенкевич С. Л., Ющенко А. С. Основы управления манипуляционными роботами. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. — 480 с.

20. Vladimir Filaretov, Alexey Katsurin, Chyi-Yeu Lin. System of Telecontrol by Manipulators for Automatic Grasp of Objects // Proc. of 2011 International Conference on Intelligent Computing and Control (ICOICC 2011). Bangkok, Thailand. May 27—28, 2011. P. 1—4.