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

Представлен алгоритм оптимального управления наземным беспилотным транспортным средством. Основной целью является получение решения задачи управления, позволяющего переводить беспилотный автомобиль (БПА) из начального положения в заданное конечное за определенное время. С учетом развития микропроцессорной техники и значительной экономической выгоды использования беспилотных транспортных средств данная задача является актуальной. Множество исследований в области управления БПА касается вопроса их применения в городских условиях и на пересеченной местности. В данной работе представлено решение задачи оптимального управления БПА с использованием принципа максимума. Решена задача оптимального управления в детерминированной постановке с интегро-терминальным критерием. Решение двухточечной краевой задачи, возникающей из принципа максимума, осуществлено с помощью метода Ньютона. Получены диапазоны начальных значений сопряженных переменных, обеспечивающих сходимость вычислений. Для выбранной математической модели курсового движения автомобиля получены решения поставленной задачи. Приведены результаты численного моделирования, показывающие возможность использования предложенного алгоритма для осуществления управления БПА при различных начальных и конечных условиях. Алгоритм успешно применен при наличии штрафной зоны. Алгоритм может быть использован при применении концепции "гибких траекторий" в задачах управления подвижными объектами

Рассматривается задача управления автоматической парковкой беспилотного автомобиля (БПА) как один из аспектов разработки БПА, полная автономность которого достигается автоматизацией управления для всех его режимов движения и маневров, включая парковку. Даны постановка и формализация задачи управления парковкой автомобиля с учетом механических и пространственных ограничений, обеспеч ивающих безопасность парковочного маневра. Рассмотрены как классический, так и современный методы управления автоматической парковкой автомобиля.
Классический метод управления парковкой БПА основан на использовании широко распространенных моделей движения Дубинса и Ридса—Шеппа, обеспечивающих оптимальную по быстродействию парковку автомобиля. Предлагаются алгоритмы управления парковкой автомобиля, реализующие классический метод управления. При этом для построения пути между двумя точками использован алгоритм быстрорастущего случай ного дерева RRT, важным достоинством которого является его независимость от геометрического представления и размерности моделируемого окружения автомобиля.
Современный метод управления парковкой БПА основан на использовании интеллектуальных технологий и, в частности, машинного обучения. Предлагается алгоритм управления парковкой автомобиля, реализующий современный метод управления на основе машинного обучения с подкреплением. При этом использован наиболее эффективный алгоритм обучения — алгоритм Q-обучения.
Синтезированные алгоритмы управления парковкой автомобиля реализованы на языке Python с использованием популярных математических библиотек Matplotlib и NumPy. Проведена компьютерная верификация синтезированных алгоритмов, которая подтвердила эффективность предложенных алгоритмических решений автоматического управления парковкой БПА.

Предлагается метод управления силами натяжения в статически неопределимых тросовых системах на основе неотрицательного метода наименьших квадратов с контролем сингулярных или близких к сингулярным решений и полным перебором всех возможных конфигураций тросов. Для тросовых параллельных роботов задача управления силами натяжения тросов является критически важной, поскольку при отсутствии контроля силы натяжения в тросах распределяются неравномерно, что ведет к снижению робастности системы, повышенным энергозатратам и повышенному износу. В особых случаях конфигурации системы тросов силы натяжения становятся велики настолько, что это приводит к обрывам тросов. Вместе с тем, коррекция распределения сил натяжения тросов не должна приводить к существенным отклонениям от заданного положения мобильной платформы или, если формулировать задачу в терминах сил, к нарушению уравнений кинетостатики. Таким образом, задача управления силами натяжения в системе тросового параллельного робота представляет собой задачу оптимизации сил натяжения тросов по критериям минимизации нормы их вектора в конфигурационном пространстве и минимизации нормы невязки вектора сил и моментов в операционном пространстве робота. Разработанный алгоритм основывается на решении неопределенных систем линейных алгебраических уравнений с нахождением минимальных норм наименьших квадратов и последующим обнулением отрицательных компонентов вектора решения. В работе рассмотрены примеры решения поставленной задачи для группы нижних тросов строительного 3D-принтера на базе тросового робота и для двенадцатитросовой системы

Исследуются цилиндрические орбиты солнечных парусов ниже южного полюса Луны в окрестности точки либрации L2 системы Земля—Луна. Давление солнечного излучения обеспечивает ускорение для цилиндрических орбит. Такие орбиты позволяют поддерживать непрерывную связь и наблюдение за южной полярной областью Луны, где планируется создание лунной базы. Линеаризованные уравнения динамики дают аналитические решения цилиндрических орбит, которые могут быть квазипериодическими или периодическими. Квазипериодические орбиты имеют переменную высоту в диапазоне сотен километров и период около года, а периодические орбиты имеют постоянную высоту и тот же период. Управление в скользящем режиме поддерживает орбиты с использованием углов ориентации паруса и его отражательной способности в качестве управляющих параметров. При парусности солнечного паруса 18 м2/кг высоты цилиндрических квазипериодической и периодической орбит под точкой либрации L2 составляют 2010,38 км и 2210,06 км соответственно. Численное моделирование подтверждает эффективность управления в скользящем режиме для обоих типов орбит.

Исследована задача построения моделей с желаемыми свойствами, которые применяются в алгоритмическом обеспечении прицельно-навигационного комплекса летательного аппарата. От качества используемых математических моделей во многом зависит точность коррекции прицельно-навигационного комплекса, поэтому предлагается строить модели непосредственно в процессе полета с помощью какого-либо эволюционного алгоритма, например с помощью алгоритма самоорганизации. В ансамбль критериев селекции алгоритма самоорганизации включены различные критерии, определяющие свойства отбираемых моделей. В зависимости от области применения моделей посредством алгоритма самоорганизации с изменяемым ансамблем критериев селекции им придаются желаемые свойства. Ансамбль селекции состоит из общих и специальных критериев, а также управляемой комбинации качественных критериев, избирательно улучшающих характеристики моделей. При изменении режима полета влияние того или иного специального критерия на исследуемый процесс меняется. Изменение ансамбля критериев селекции алгоритма самоорганизации происходит автоматически в процессе полета. В качестве улучшаемых качественных характеристик использованы степени наблюдаемости, управляемости и параметрической идентифицируемости. С течением времени степени наблюдаемости, управляемости и параметрической идентифицируемости могут меняться. Компоненты, которые были хорошо наблюдаемы, со временем могут перейти в разряд слабонаблюдаемых. Слабонаблюдаемые компоненты вектора состояния, хотя и являются формально наблюдаемыми, на практике не подвергаются обработке посредством алгоритмов оценивания, так как их оценку возможно улучшить лишь на достаточно больших интервалах функционирования системы. Аналогичная ситуация складывается и с моделями при исследовании качества их управляемости, а также с параметрами моделей при их идентификации. Представлен алгоритм управления качественными критериями селекции и схема алгоритма формирования моделей при коррекции перспективного прицельно-навигационного комплекса летательного аппарата. Проведено математическое моделирование для различных режимов полета летательного аппарата, таких как прямолинейный полет, разновысотный полет. Результаты проведенного моделирования показали работоспособность и эффективность предложенных алгоритмических решений.