CC BY
56
- веса показателей находятся с помощью методов экспертного оценивания.
Предлагаемый подход к оценке техногенного риска обладает рядом преимуществ:
- учитываются характеристики, отражающие различные свойства исследуемой системы и условия в которых она функционирует;
- учитываются как статистические сведения, так и экспертные мнения;
- подход применим в условиях ограниченности и недостаточности информации об исследуемой системе;
- имеется практически неограниченный запас масштабируемости показателя техногенного риска путем добавления новых характеристик показателей риска (опасности, уязвимости, защищенности);
- все показатели риска и сам риск выражаются в единой шкале благодаря изменению способа их агрегации.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта ДВО РАН программы «Дальний Восток», проект №15-!-4-007 о (0262-2015-0063).
ЛИТЕРАТУРА
1. Похабов Ю.П., Ушаков И.А. О безаварийности функционирования уникальных высокоответственных систем // Методы менеджмента качества. 2014. — № 11. — С. 50-56.
2. Ветошкин А.Г., Таранцева К.Р. Техногенный риск и безопасность. - Пенза: Изд-во ПГУАС, 2003. — 154 с.
3. Малкин В.С. Надежность технических систем и техногенный риск. - М.: Феникс, 2010. — 448 с.
4. Менеджмент риска. Анализ дерева неисправностей: ГОСТ Р 51901.13 - 2005; введен 2005-05-31. -М.: Стандартинформ, 2005.
5. Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения: ГОСТ 27.310 - 95; введен 1997-01-01. - Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. - 152 с.
6. Москвичев В.В., Лепихин А.М., Ничепорчук В.В., Тридворнов А.В. Оценка и районирование риска чрезвычайных ситуаций для территорий Красноярского края // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. — 2007. — № 5. — С. 124-133.
7. Саушев А.В. Методы управления состоянием электротехнических систем / А.В. Саушев. - СПб.: СПГУВК, 2004. - 12 6 с.
8. Аноп М.Ф. Геометрический подход к прогнозированию показателя опасности объектов ответственного назначения в условиях недостатка информации // Труды14-й международной научной школы «Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах (МАБР - 2016)». - Санкт-Петербург: СПИИ РАН, 2016. — С. 70-75.
9. Абрамов О.В. Анализ и прогнозирование техногенных рисков // Информатика и системы управления. 2012. — № 3 (33). — С.97-105.
10. Абрамов О.В. Об оценке вероятности наступления рискового события: функционально-параметрический подход // Надежность и качество сложных систем. - 2016. - №1 (13). - С. 24-31.
11. Badea A. C. et al. Composite indicators for security of energy supply using ordered weighted averaging //Reliability Engineering & System Safety. - 2011. - Т. 96. - №. 6. - С. 651-662.
12. Аноп М.Ф., Катуева Я.В. Управление техногенной безопасностью региона на основе индексов опасности, уязвимости и защищенности // Информатика и системы управления. —2014. — № 3 (41). — С. 140-147.
УДК 004.896
Керимбай Н.Н., Абжаппаров Е. А., Керимбай Г.Н., Сергазы Н.Х., Ергалиев Д.С.
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан
АВТОМАТИЗИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОЦЕЛЕВОЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ
В настоящее время в робототехнике одно из наиболее актуальных иперспективных направлений - разработка робототехнических систем (РТС), предназначенных для обслуживания космических объектов, в первую очередь (РТК) для обслуживания. В данной работе поставлено целью разработать научные основы проектирования систем управления многоцелевых РТС космического назначения, предназначенных для выполнения на борту космической станции комплекса манипуляционных задач в режимах автоматического и суперви-зорного управления со свойствами адаптивности и искусственного интеллекта. В условиях интенсификации использования космических станций для обеспечения условий выполнения широкого круга работ внутри отсеков и на внешней поверхности особую роль приобретает создание и использование РТС, оснащенных системами супервизорного управления с элементами адаптации и искусственного интеллекта. Характерными чертами таких РТС в будущем должны стать свойства автономности, мобильности, возможности осуществлять функции понимания, интерпретации и обработки информации, на высоких уровнях производить логические выводы и принимать решения
Ключевые слова:
робототехника, робот, робототехнические системы, супервизорное управление, роботизированный комплекс, манипуляторы, искусственный интеллект, манипуляционная космическая РТС, интерпретация
Введение
Робототехника как наука является комплексной дисциплиной, включающей многие области науки и техники. В рамках робототехнических проектов ставятся задачи, как на разработку аппаратной части (управляющей электроники и периферийных модулей), так и на проектирование механических компонент (шасси, исполнительные механизмы). Отдельной и во многом самостоятельной задачей является разработка программ управления, как ро-бототехнической моделью в целом, так и ее отдельными элементами. Космическим Агентством, Космическим Агентством КНР и другими мощными специализированными организациями.
В 1999—2004 годы в ЦНИИ РТК была создана манипуляционная РТС «Dores», в научно-исследовательских разработках которой и в проектировании программного обеспечения. Данная работа, материал которой является результатом научного обобщения прикладных исследований, выполненных в
процессе проектирования указанных РТС, посвящена разработке предметно-ориентированного языка для многоцелевых космических РТС на основе систематизации технических требований к подлежащим выполнению технологическим и вспомогательным операциям. Анализ, показал, что многообразие функций и операций с использованием космических РТС требует применения многоцелевых манипуляционных многостепенных систем. [1]
В соответствии со спецификой требований, которые предъявляются к космическим РТС, автором обосновано разделение транспортных и манипуля-ционных задач по двум типам:
- выполнение операций и осуществление обычно достаточно простых движений в больших объемах, на больших расстояниях и с крупногабаритными грузами при относительно невысоких точностях перемещения (такие работы, чаще всего, требуются при внекорабельной деятельности РТС, например, при транспортировании контейнеров)
- выполнение операций и осуществление движений в относительно малых объемах («на рабочем месте») с малыми грузами и нагрузками, при требуемой высокой степени точности перемещения, позиционирования и отработки программных траекторий в условиях взаимодействия с широким спектром разнообразного обслуживаемого оборудования (подобные работы осуществляются либо внутри космического корабля, либо вне корабля для небольших монтажных и ремонтных работ, не требующих перемещений крупногабаритных грузов). Доведенный до экспериментального образца специализированный космический манипулятор «Dores», который предназначается для выполнения операций второго типа, способен выполнять широкий спектр сложных операций, таких, как открытие/закрытие крышек люков, извлечение/помещение полезного груза из/в шлюзовой камеры, перемещение груза из одной точки крепления в другую, операции по обработке поверхностей и нанесения покрытий, информационно-измерительные операции, связанные со слежением (посредством встроенной системы технического зрения) как за летящими объектами (с целью их захвата), так и за техническим состоянием узлов и конструкций космической станции. [2]
Целью данной статьи является разработка методов автоматизированного управление многоцелевых робототехнических систем.
Для достижения формулированной цели в рамках настоящей статьи решены следующие основные задачи адаптивного и интеллектуального управления:
• разработать новый, эффективный способ создания унифицированного программного обеспечения РТС космического назначения
• проработать новый метод планирования движений манипулятора, опирающийся на базовый класс примитивов действий роботов в виде типовых или элементарных операций различного типа
• сформулировать и формализовать задачи управления на уровне установления целей и выработки заданий по поиску объектов и манипулированию с объектами с помощью системы технического зрения.
В условиях интенсификации использования космических станций для обеспечения условий выполнения широкого круга работ внутри отсеков и на внешней поверхности особую роль приобретает создание и использование РТС, оснащенных системами супервизорного управления с элементами адаптации и искусственного интеллекта. Характерными чертами таких РТС в будущем должны стать свойства автономности, мобильности, возможности осуществлять функции понимания, интерпретации и обработки информации, на высоких уровнях производить логические выводы и принимать решения. Необходимо учитывать, что как требуемая степень автономности при решении различных задач, так и неупорядоченность окружающей среды, для условий космоса будет неуклонно возрастать. [3]
Обычная система управления (СУ) РТС, в соответствии с общими принципами теории автоматического управления и традициями в этой области может содержать децентрализованные подсистемы управления приводами каждой степенью подвижности с тремя контурами обратных связей (токовой, скоростной, позиционной) с соответствующими датчиками.
Для решения более сложных задач и реализации адаптивного управления помимо обычных датчиков обратных связей необходимы следующие внешние сенсоры и сенсорные системы: многокомпонентный силомоментный датчик, установленный в запястье рабочего органа- тактильные датчики- система технического зрения (СТЗ).
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
предложен конструктивный путь построения упрощенной универсальной математической модели манипуляционной космической РТС, приспособленной для программирования движений и исследования задач кинематики и динамики;
-разработан новый способ оценки максимальных значений моментов в шарнирах при типовых движениях манипулятора, который позволяет унифицировано и эффективно проводить необходимые вычисления;
-общие методы аналитического решения обратных задач позиционирования и управления по скорости доработаны для типовых кинематических схем манипуляторов РТС;
-сформулированы и обоснованы способы формирования программных траекторий движения манипулятора;
-предложен и обоснован новый подход к юстировке СТЗ на основе разбиения на элементарные операции.
Практическая ценность заключается в том, что в ней для космического манипулятора предложены и обоснованы конструктивные подходы к декомпозиции любого вида сложных операций на элементарные (атомарные) операции, что позволяет единообразно программировать разнообразные движения и достаточно просто формировать в устройствах управления последовательность этих атомарных операций для всех возможных действий манипулятора.
Таким образом, данная робототехническая система (РТС) состоит из шестиступенного манипулятора и управляющей персональной ЭВМ. Общий вид манипулятора приведен на рисунке
1.1. Манипулятор является главным исполнительным устройством созданной робототехнической системы. Механизм манипулятора имеет шесть вращательных электромеханических шарниров, оснащенных встроенной системой управления и являющихся законченными функциональными модулями. Исходя из модульного принципа построения манипулятора, разработчики стремились к максимальной унификации конструкции шарниров. Все шарниры имеют одинаковые схемные решения и один и тот же типовой состав встроенных компонентов. [4]
'2 13 14
I ■ шарнир рыскания плеча. 2 - шарнир тангажа плеча№ 3 - плече»ое звено. 4 ■ шарнир локтя, 5 - шарнир тангажа кисти, б - шарнир рыскания кисти. 7- звено локтя. 8 - шарнир крена кисти, 9 - контроллер эананого устройства. 10 - специализированное захватное устройство,
II - универсальна захватное устройство, 12 - телевизионная камера, 13 - прожектора, 14 ■ плита основакмя
Рисунок 1.1 - Общий вид космического манипулятора «Dores»
Заключение
Основные результаты, формулируются следующим образом.
1. В области космических технологий имеется потребность в создании манипуляционных роботов, способных выполнять такие операции, как: перенос объекта из одного положения в другое, выполнение сборочно-разборочных операций, слежение за движущимися объектами и т. д. Все операции могут быть представлены как последовательность элементарных технологических операций - фреймов, которые приняты за основу модулей программного обеспечения, причем, фреймы, в работе названные технологическими операциями (ТОП), также могут состоять из более мелких (атомарных) ТОПов. Иерархия фреймов позволяет задавать всевозможные операции для робототехнических систем.
2. Предложенный для использования и доработанный автором один из самых удобных способов построения систем координат звеньев по методу
Денавита-Хартенберга дает возможность однообразно описывать кинематические схемы манипуляторов и проще находить подход к возможному аналитическому решению обратных кинематических задач. Здесь доработка заключается в том, что разные кинематические схемы манипуляторов параметризуются некотором двоичным числом, что позволяет более общо описывать разные модели манипуляторов.
3. Установлено, что из проработанных двух методов построения геометрической модели манипулятора и решения обратной кинематической задачи первый, аналитический метод решения обратной задачи более приспособлен для автоматизации вычислений и программирования движений, а второй является более наглядным. Используя описанную выше параметризацию, в некоторых случаях возможно автоматическое решение прямой и обратной кинематических задач, но эта идея требует дальнейшего изучения.
4. В качестве наиболее перспективного и эргономичного автором предложены и проработаны алгоритмы ручного управления движением манипулятора по траекториям от задающих рукояток, при которых используются решения обратной задачи кинематики. Движения производятся в позиционно-
скоростном режиме, что позволяет наиболее точно контролировать положение манипулятора. [5]
5. Выполненный по результатам расчетов анализ зависимостей моментов нагрузки в шарнирах при типовых движениях манипулятора космического робота «Оогея» - позволил сформулировать обоснованные предложения по изменению параметров приводов, которые будут учтены в следующих модификациях.
6. Разработанный и реализованный полностью оригинальный метод верификации телекамеры посредством зеркала позволяет оперативно, просто и точно находить привязку телекамеры к роботу, что, как известно, играет немаловажную роль при работе с системами технического зрения: Причем, верификация телекамеры может проводиться и во время работы, что не требует особого оборудования и дополнительного времени.
7. Для более оперативного создания программного обеспечения систем управления робототехни-ческими средствами автором предложена структура максимально унифицированного ПО, позволяющая ре-ализовывать системы управления вновь создаваемыми РТС максимально быстро.
1. 2.
1975. 3.
ЛИТЕРАТУРА
Андре П., Кофман Ж-М., Лот Ф., Тайар Ж-П. Конструирование роботов. М.: Мир, 1986. Артоболевский И.И., Эделынтейн Б.В. Сборник задач по теории механизмов и машин. М.: Наука,
Белянин П.Н. Состояние и развитие техники роботов. // Проблемы машиностроения и надежность машин. РАН, 2000, № 2, с. 85 - 96.
4. Васильев И.А., Ляшин A.M. Аналитическое решение обратной кинематической задачи для шестизвен-ных роботов-манипуляторов. // Журнал «Автоматизация в промышленности» (из списка ВАК), октябрь 2008.
5. Васильев И.А. Система безопасности манипуляционных роботов. // Журнал «Искусственный интеллект» №4, 2003. (УДК 004.896).
6. Ергалиев Д.С.,РысбайА.А. Научно-технические аспекты построения спутниковых систем связи с космическими аппаратами на негеостационарных орбитах. Надежность и качество-2011: Международный симпозиум.- Пенза, 2011., том 2. - С.202-204.
7. Жумабаева А.С., Ергалиев Д.С. Разработка интеллектуального уровня управления робототехниче-ским комплексом. Надежность и качество. Труды международного симпозиума. 25 -31 мая 2015 г., Том -1, С. 219-221.
УДК 621.974
Перевергов1 В.П., Андрончев1 И.К.,Абулкасим^ов2 М.М.
*ФГБОУ ВО «Самарский государственный университет путей сообщения», Самара, Россия
2 ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Баумана», Москва, Россия КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ И УСЛУГ РЖД В СОЧЕТАНИИ С КАЧЕСТВОМ УПРАВЛЕНИЯ
Железнодорожный транспорт является одним из элементов транспортной системы России. Знание метрологии, стандартизации и сертификация формирует теоретические знания о качества продукции и услуг и ее роли в экономике страны, а также практические навыки в области инновационных технологий на железнодорожном транспорте.
Качество продукции - определенный набор свойств (требований) продукции, удовлетворяющей потребностям людей (заказчика). Свойства продукции, отвечающие потребностям людей, изучаются, обобщаются и закладываются в различные нормативно-технические документы. Но мало заложить требование качества в документах. Необходимо на всех уровнях исполнения эти свойства (требования) подтвердить. В мировой практике производства продукции известны методы подтверждения качества в стадии изготовления и подготовки к сбыту. Успех любого бизнеса в производстве и предоставлении услуг определяется качеством, а также сроками изготовления и ценой.
Метрология, стандартизация, сертификация (МСС) - это инструменты обеспечения качества продукции. Триада методов обеспечения качества выглядит следующим образом.
Анализируя триаду, можно сделать следующие выводы:
1. Метрология - методами различного контроля (получение информации) гарантирует, что изготовленная продукция соответствует стандарту (технология производства), технической документации.
2. Стандарт - устанавливает основные потребительские свойства товара (требования), над созданием которого работают все предприятия госсобственности, коллективы НИИ по направлениям, Госстандарт.
3. Сертификация - это процедура, посредством которой независимая третья сторона документально удостоверяет, что продукция или услуга соответствует установленным нормам. Сертификация (лат. - сделано верно) - это деятельность, направленная на подтверждение соответствия продукта требованиям всех нормативных технологических документов (технологии).
В качестве объекта сертификации могут быть: любая продукция любых предприятий; производство этой продукции; учебный процесс; системы качества обеспечения продукции и т.д.
С системных позиций надо понять влияние МСС на потребительские свойства продукции (качество
