Программно-аппаратное решение оперативного реконфигурирования гетерогенных роботов

Предлагается программно-аппаратное решение распределенной системы управления модульного робота, которое обеспечивает возможность его оперативного реконфигурирования. Для организации межмодульного взаимодействия используется интерфейс на основе стандарта Ethernet. Информационное взаимодействие реализуется на основе библиотеки ZMQ, дополненной протоколом UDP. В отличие от Robotics Operating System (ROS) такое решение позволяет реализовать спецификацию для таких встраиваемых систем, как микроконтроллеры и одноплатные ЭВМ.

мобильный робот, реконфигурируемый модульный робот, управляющая система, распределенное управление, mobile robot, modular robot, reconfigurable modular robot, robotic system, control system, distributed control, local area network

1. Бабич А. В., Баранов А. Г., Калабин И. В. и др. Промышленная робототехника / Под ред. Я. А. Шифрина. М.: Машиностроение, 1982. 415 с.

2. Воробьев Е. И., Козырев Ю. Г., Царенко В. И. Промышленные роботы агрегатно-модульного типа. М.: Машиностроение, 1988. 240 с.

3. Лопота А. В., Юревич Е. И. Этапы и перспективы развития модульного принципа построения робототехнических систем // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. 2013. № 1 (164). C. 98-103.

4. Юревич Е. И. Роботы ЦНИИ РТК на Чернобыльской АЭС и развитие экстремальной робототехники. СПб.: Издво СПбГПУ, 2004. 264 с.

5. Murata S., Yoshida E., Kamimura A., Kurokawa H., Tomita K. & Kokaji S. M-TRAN: selfreconfigurable modular robotic system // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 2002. N. 7 (4). P. 432-441.

6. stergaard E. H., Kassow K., Beck R. & Lund H. H. Design of the ATRON lattice-based self-reconfigurable robot // Autonomous Robots. 2006. N. 21 (2). P. 165-183.

7. Guifang Qiao, Guangming Song, Jun Zhang, Hongtao Sun, Weiguo Wang & Aiguo Song. Design of Transmote: a Modular Self-Reconfigurable Robot with Versatile Transformation Capabilities // Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics. 2012. P. 1331-1336.

8. Lyder A. H., Stoy K., Mendoza-Garcia R.-F., Larsen J. C. & Hermansen P. On sub-modularization and morphological heterogeneity in modular robotics // Intelligent Autonomous Systems of Advances in Intelligent Systems and Computing. Springer Berlin Heidelberg, 2013. Vol. 193, N. 12. P. 649-661.

9. Baca J., Ferre M. & Aracil R. A heterogeneous modular robotic design for fast response to a diversity of tasks // Robotics and Autonomous Systems, 2012. Vol. 60, N. 4. P. 522-531.

10. Hancher M. D., Hornby G. S. A modular robotic system with applications to space exploration // 2nd IEEE International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology (SMC-IT'06). Pasadena, CA: Publisher "IEEE", 2006. P. 132-140.

11. Andreev V., Kim V. & Pletenev P. The principle of full functionality - the basis for rapid reconfiguration in heterogeneous modular mobile robots // Proceedings of the 28th DAAAM International Symposium. P. 0023-0028. B. Katalinic (Ed.), Published by DAAAM International. 2017. Vienna, Austria. DOI: 10.2507/28th.daaam.proceedings.003.

12. НОУ ИНТУИТ. Мультиагентные технологии. URL: https://www.intuit.ru /studies/courses/10618/1102/lecture/17391 (дата обращения: 17.03.2016).

13. Андреев В. П., Ким В. Л. Метод управления движением модульного мобильного робота с использованием двумерных векторных полей // Робототехника и техническая кибернетика. Санкт-Петербург: ЦНИИ РТК. 2017. № 4 (17). С. 22-27.

14. Rzevski G. Modelling large complex systems using multi-agent technology // In Proc. of 13th ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking, and Parallel / Distributed Computing (SNPD2012), August 8-10, Kyoto, Japan, 2012. P. 434-437.

15. EtherCAT Technology Group, Industrial Ethernet Technologies. URL: https://www.ethercat.org/download/documents/Industrial_Ethernet_Technologies.pdf (дата обращения: 17.03.2016).

16. Ethernet POWERLINK Communication Profile Specification Version 1.2.0. URL: http://www.ethernet-powerlink.org/en/ downloads/technical-documents/ action/open-download/down-load/epsg-ds-301-v120-communication-profile-specification/ element/5158/?no_cache=1 (дата обращения: 17.03.2016).

17. ROS: an open-source Robot Operating System / Morgan Quigley, Brian Gerkey, Ken Conley, Josh Faust, Tully Foote, Jeremy Leibs, Eric Berger, Rob Wheeler, Andrew Ng // ICRA workshop on open source software. 2009. Vol. 3, N. 3.2. P. 5.

18. Андреев В. П., Ким В. Л., Подураев Ю. В. Сетевые решения в архитектуре гетерогенных модульных мобильных роботов // Робототехника и техническая кибернетика. 2016. № 3 (12). С. 23-29.

19. Андреев В. П., Кирсанов К. Б. Технология многооператорного управления мобильными роботами через Интернет // Известия Южного Федерального университета. Технические науки. Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2015. № 10 (171). С. 6-17.

20. Kirsanov K. Software architecture of control system for heterogeneous group of mobile robots // 25th DAAAM International Symposium on Intelligent Manufacturing and Automation. 2014. Procedia Engineering (2015). 2015. Vol. 100. P. 216-221.

21. Hintjens P. "ZeroMQ: Messaging for Many Applications", O'Reilly Media.

22. Andreev V., Pletenev P. Organizing Intermodular Communication for Heterogeneous Modular Mobile Robot // Proceedings of the 28th DAAAM International Symposium, B. Katalinic (Ed.). Published by DAAAM International. 2017. Vienna, Austria, pp. 0474-0480. DOI: 10.2507/28th.daaam.proceedings.066.

23. Плетенев П. Ф. и др. 1/ПММВ - Протокол взаимодействия в гетерогенном модульном мобильном роботе. URL: https://asmfreak.github.io/modular_ КЛ^_Г&/1/ПММВ/ (дата обращения: 20.01.2017).

24. Андреев В. П., Тарасова В. Э. Определение формы препятствий мобильным роботом с помощью сканирующих угловых перемещений ультразвукового датчика // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. № 11, Т. 18. С. 759-763. DOI: 10.17587/mau.18.759-763.