CC BY
107
УДК 004.896
Б. И. Крючков, д-р техн. наук, заместитель начальника по научной работе, Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина А. А. Карпов, д-р техн. наук, доцент, ст. науч. сотрудник,
Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук
A. В. Поляков, канд. мед. наук, начальник отдела,
Государственный научный центр РФ — Институт медико-биологических проблем РАН
Д. А. Рогаткин, д-р техн. наук, заведующий лабораторией медико-физических исследований,
Московский областной научно-исследовательский клинический институт имени М. Ф. Владимирского
B. М. Усов, д-р мед. наук, профессор, гл. науч. сотрудник,
Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина
Концептуальные подходы к применению сервисных роботов: общность проблем внедрения (на примерах пилотируемой космонавтики и высокотехнологической медицины)
Ключевые слова: ассистивная функция, интеллектуальное окружение, робот-помощник, сервисный робот, человеко-машинный интерфейс.
Keywords: assistive function, intellectual environment, robot assistant, service robot, human-computer interfaces.
Стимулами к широкому внедрению роботов — помощников человека являются предпосылки значимо снизить рабочую нагрузку на персонал в тех технологических цепочках, в которых велика доля ручного, рутинного, затратного по времени исполнения труда. К потенциальным сферам широкого применения сервисных роботов относятся области пилотируемой космонавтики и высокотехнологичной медицины. Это позволяет осуществить поиск признаков общности применения сервисных роботов и предложить концептуальный подход к описанию эргатиче-ской системы «человек — робот — рабочая среда» в терминах принципов ее организации, построения внутренней среды роботов и создания интеллектуального окружения с набором асси-стивных функций, облегчающих человеку-оператору (конечному пользователю) мониторинг активности мобильных автономных сервисных роботов внутри рабочих помещений.
Введение
Во всем мире наблюдается взрывной рост интереса к робототехническим системам, для которых предлагаются все новые ниши полезного применения, включая те, которые принято относить к соци-
ально значимым и при этом требующим соблюдения регламентов и стандартов безопасности для человека и окружающей среды. Тенденция постоянного совершенствования всех типов роботов и расширения их функциональных возможностей связана с несколькими факторами:
• общим прогрессом высоких информационно-коммуникационных технологий (ИКТ);
• успехами ряда смежных научных дисциплин (математики, программирования, материаловедения, электроники, точной механики и др.);
• изменениями инвестиционного климата в отношении ассистивных технологий, которые расширяют возможности адаптации человека (при ограничениях по функциональным возможностям и здоровью) к сложным условиям жизнедеятельности.
На первый план динамического развития сервисных роботов (или роботов — помощников человека), предназначенных для функционирования в помещениях и изолированных рабочих зонах как обычного, так и опасного производства (включая герметически замкнутые обитаемые объекты), выходит такой фактор, как возрастание социально обусловленного спроса на них.
Наиболее значимая цель — создать благоприятные условия труда для высококвалифицированных специалистов и тем самым обусловить востребованность роботов-помощников профессионалами, от которых в наибольшей степени зависит резуль-
тативность решения целевых задач любых проектов. Этот фактор отчетливо проявляет себя в сфере высоких технологий в медицине и в пилотируемой космонавтике. В обеих областях высочайший профессионализм ключевых фигур, которые находятся на вершине производственной пирамиды, являются конечным звеном в сложно организованном технологическом цикле (применительно к высокотехнологической медицине это роль врача: хирурга, анестезиолога-реаниматолога, врача восстановительной медицины и др., а применительно к пилотируемой космонавтике — роль космонавта, особенно в составе экипажей в длительных экспедициях), в силу исторически сложившихся обстоятельств сочетается с постоянно возрастающими трудностями рациональной организации той рабочей среды, в которой эти лица социально значимых и ценных для общественного воспроизводства профессий должны максимально раскрыть и реализовать свой творческий потенциал. На преодоление такого несоответствия и такого рода трудностей направлено применение роботов-помощников, так как их предназначением является повышение полезной отдачи от использования рабочего времени высококлассных специалистов. Это тем более важно, что со стороны общества наблюдается возрастание требований к результативности и продуктивности труда в указанных областях и в качественном, и в количественном отношении. В медицине это выражается в росте числа пациентов, которым необходимо оказание высокотехнологической медицинской помощи и проведение длительной реабилитации под постоянным контролем специалистов, а в пилотируемой космонавтике — в увеличении количества ответственных операций в полетном задании и повышение их разнообразия при одновременном усилении требований к безопасности полета, к эффективному использованию полетного времени при работе с полезной нагрузкой на борту космических аппаратов. Исходя из этого, оценку применения сервисных роботов можно производить с учетом того, насколько успешно удается встраивать сервисные роботы (с разной степенью интеллектуальности, мобильности и автономности) в технологические цепочки, требующие участия персонала, у которого разные уровни квалификации и разная стоимость труда. Выявление признаков общности применения сервисных роботов в разных предметных областях позволяет точнее обосновать круг тех требований, которые способствуют повышению востребованности современных технологий робототехники.
Направления внедрения сервисных роботов и принципы их использования в высокотехнологичных областях
В современных публикациях прослеживаются обнадеживающие оценки перспектив создания сервисных роботов или роботов-помощников для участия в различных технологических процессах.
В частности, обсуждаются не только аспекты узко бытового применения таких роботов (например, роботы для ведения хозяйства) [1—5], инициировавших в свое время зарождение идей разработки ассистивных технологий, но и возможный эффект их внедрения в высокотехнологические отрасли, такие как медицина [6, 9], пилотируемая космонавтика [12, 14] и др.
В то же время существуют объективные трудности обоснования рациональных путей построения и применения сервисных роботов из-за чрезвычайной неоднородности и разнообразия утилитарных и рутинных задач, для решения которых применимы сервисные роботы. Построение узкоспециализированных роботов под каждую частную задачу, возможно, самый быстрый, но не всегда рациональный способ решения, если в технологической цепочке выполнения рабочих операций потребуется применять целое семейство роботов. Чрезмерная универсализация также имеет ограничения, так как влечет за собой избыточность затрат на обеспечение надежности, дополнительные эксплуатационные расходы и пр. Поэтому представляет интерес выявление не только особенностей и специфики предметных областей, в которых применяются сервисные роботы, но и общности системных решений построения эргатических систем «человек — сервисный робот — производственная среда», особенно в сфере построения человеко-машинных интерфейсов и безопасности жизнедеятельности человека. Что касается специалистов — представителей разных предметных областей, в которых планируется внедрение подобного средств автоматизации труда, то перед ними стоят задачи поиска решений, каким образом можно наиболее быстро, малозатратно и безболезненно для отрасли адаптировать специалистов конкретных профессий к новым средствам труда (к роботам-помощникам) и обеспечить рациональное распределение функций между человеком и роботом, сохраняя и даже повышая уровень требований к охране труда и здоровья работающих.
В качестве исходных посылок к определению потенциальных сфер применения сервисных роботов целесообразно обсудить следующие соображения.
Во-первых, необходимо определить инженерно-психологические принципы и свод эксплуатационных правил использования сервисных роботов как изделий нового типа, существенно расширяющих традиционные представления о средствах труда в связи с повышением их интеллектуальности, автономности и интерактивности. При этом проектирование совместной деятельности группы работников, использующих робота-помощника, можно осуществлять с позиций эргономического подхода к анализу функционирования сложных эргатиче-ских систем «человек — техника — среда».
Во-вторых, оценивая потенциал применения новых средств труда, надо отчетливо понимать, какие стороны деятельности человека они могут компенсировать, не исключая при этом самого человека
Рис. 1 \ Классификация направлений применения сервисных роботов
на основных этапах подготовки и принятия решений, а, напротив, повышая значимость активного контроля робототехнических изделий со стороны человека. В этом смысле надежным источником конструктивных подходов к рациональному разделению функций между человеком и роботом в условиях сложной среды жизнедеятельности являются современные подходы к созданию компьютеризированных ассистивных средств для людей с ограниченными возможностями. Эта область особенно актуальна в свете общеевропейской концепции информационно-технологического обеспечения равных возможностей доступа инвалидов и лиц пожилого возраста к услугам и сервисам современного информационного общества, и сегодня имеются убедительные примеры улучшения качества жизни при использовании сервисных роботов для этих социальных когорт. Многие идеи ассистивных технологий оказываются продуктивным и для производственной сферы. Обобщая доступные литературные данные, можно выделить направления применения сервисных роботов (рис. 1).
Информационная поддержка конкретных целевых контингентов пользователей является первым и наиболее очевидным направлением [14—16]. Из литературы известно, что одним из вариантов асси-стивной поддержки является разработка сервисных роботов по типу «информационного киоска» [17—24]. Эти же приложения названы в качестве полезных и для клинических учреждений [6], и для пилотируемой космонавтики [14]. В указанных работах отмечается, что состав технологий поддержки диалога и характер контента для информирования пользователя имеют принципиально важное значение не только по удобству, но и по надежности и оперативности в сложных ситуациях оказания экстренной помощи и поддержки.
В клинических условиях информационный робот может проинформировать пациента о назначении отделений, предоставляемых видах лечения
и доступных услугах, помочь найти контактные данные врачебного персонала и руководства медицинским учреждением, предоставить наглядную графическую и/или в форме мультимедиа схему расположения конкретных подразделений, объяснить распорядок дня и порядок общебытового обслуживания, режим питания, прогулок, посещений родственниками и пр. В оперативном режиме информационный робот способен:
• проинформировать (в нужное время) пациента о назначенных лечебных процедурах и времени приема лекарств, то есть включиться в систему планирования хода лечения;
• оказать информационную поддержку медицинскому персоналу различных уровней, используя информацию с сенсоров, смонтированных в разных помещениях, и данные о пациентах, снабженных соответствующими электронными маркерами (типа носимых КИБ-меток), маркированной медицинской аппаратуре и пр.;
• осуществить мониторинг движения пациентов и аппаратуры для быстрого обнаружения и доставке по назначению;
• поддерживать режим телеприсутствия и телеконференций;
• озвучивать печатный текст;
• оказывать информационно-психологическую поддержку;
• представлять материалы типа «история успеха клиники», чтобы показать пациенту потенциал врачебного персонала, повышать мотивацию к прохождению лечебного курса и соблюдению рекомендаций лечащего врача (следует отметить, что информированное согласие пациента на применение тех или иных способов лечения и профилактики является сегодня стандартом медицинской этики и соблюдения базовых принципов деонтологии).
В условиях пилотируемой длительной экспедиции бортовой информационный сервисный робот способен предоставить:
• обширный круг сведений в объеме бортовой документации по управлению системами, агрегатами, научной аппаратурой, средствами профилактики неблагоприятного действия факторов космического полета, использованию защитного снаряжения и средств оказания медицинской помощи в полете;
• формировать мультимедийные презентации с видеорядом сцен из жизни семьи конкретного члена экипажа для психологической поддержки, а также по индивидуальному выбору художественные произведения разных жанров.
Заметим, что система психологической поддержки экипажа в полете в той или иной степени использует эти методические подходы.
В работах [17—24] описан состав отечественных программно-технических средств и базовых технологий, с помощью которых уже сегодня можно реализовать такие способы поддержки диалогового общения пользователя с сервисным роботом, как синтез и распознавание естественной русской речи, мимический и жестовый способы взаимодействия, многомодальные совмещенные и синхронизированные способы передачи информации и др.
Можно предположить, что информационные сервисные роботы данного типа могут быть созданы как стационарное устройство с высокой степенью автономности применения, фактически активируемое прямым обращением пользователя. В диалоге с пользователем информационный сервисный робот может вначале идентифицировать, потом выслушать и распознать вопрос, а затем проинформировать пользователя по существу проблемы, если имеет в своей базе данных верное решение, или продолжить диалог для уточнения темы и предмета запроса. Во многих случаях представляет интерес наделение таких роботов способностью к перемещению в рабочем пространстве (мобильностью), следуя за человеком-пользователем по помещениям, в которых могут находиться интересующие человека предметы, аппаратура, агрегаты и назначение которых интересует его и пр.
Обеспечение санитарно-гигиенических требований к состоянию помещений, мониторинг состояния воздушной среды, в том числе искусственно формируемой, очистке помещений, утилизации биологических отходов и пр. требуют выполнения многочисленных разнообразных вспомогательных операций.
Рассмотрим применение роботов в конкретных сферах.
В клинических стационарах общеизвестна проблема предупреждения больничных инфекций, что требует выполнения ряда условий и требований. Речь идет о поддержании строгих гигиенических требований к состоянию кожных покровов и одежды пациентов, к санитарно-гигиеническому состоянию палат и вспомогательных помещений, для чего нужны сбор и вывоз мусора, влажная уборка помещений, обеспечение дезинфекции помеще-
ний, в которые попадают биологические жидкости и биологические отходы и пр.; это достигается, как правило, применением рутинного, низкоквалифицированного ручного труда [7, 8].
В определенной степени для улучшения санитарно-гигиенического состояния помещений пригодны стационарные установки очистки воздушной среды, их использование не исключает, а, напротив, во многих ситуациях удачно сочетается с применением мобильных сервисных средств, если они приспособлены для выполнения таких функций в труднодоступных зонах. Дело в том, что современные технологии позволяют создавать не только носимые, но и миниатюрные сенсоры и приборы детекции и идентификации примесей, дымов, токсинов в воздушной и водной средах, а это обстоятельство коренным образом меняет качество санитарной обработки: выполнение работ сопровождается полноценным контролем со стороны мобильного сервисного робота, оснащенного комплексом носимых приборов диагностики, детекции вредных примесей и патогенов и пр.
В условиях искусственной среды обитания на космической орбитальной станции проблема стоит не менее остро. Фактор микрогравитации способствует загрязнению воздушной среды множеством мелких частиц, которые в процессе производства и приемки продукции не были удалены по каким-то причинам. Кроме того, образование конденсатов воды, жизнедеятельность микроорганизмов, разрушающих биоорганические материалы, разрушение материалов под действием физических факторов и пр. также вносят вклад в загрязнение внутренней среды обитаемого гермообъекта. Хотя сегодня в составе средств обеспечения жизнедеятельности космонавтов существуют эффективные средства очистки искусственной воздушной среды и воды, тем не менее специалисты полагают, что необходимо дальнейшее совершенствование средств мониторинга состояния модулей и отсеков пилотируемого космического комплекса. Очевидно, что в экспедициях на Луну и Марс фактор загрязнения среды на длительно автономно функционирующем космическом комплексе может стать еще более ощутимым из-за характера почвы, загрязняющей средства защиты организма (скафандры) и инструменты во время выходов космонавтов во внешнюю среду.
В указанных сферах отличительные признаки мобильности и автономности сервисных роботов, несомненно, являются важными для достижения высоких эксплуатационных характеристик при очистке помещений, постоянно подвергающихся загрязнению. Также предпочтительны для обработки таким способом и помещения, где в определенное время нет персонала. Выбирая этот путь, можно не подвергать людей излишнему риску, правильно планируя расписание работ и рабочее пространство для активности сервисных роботов.
Поддержание безопасных условий жизнедеятельности. Это наиболее сложное направление, так как системы обеспечения безопасности труда и охраны здоровья являются, как правило, комплексными и обеспечиваются многими компонентами, большую роль играет конкретный учет профессиональных и медицинских факторов риска и принятые нормативные требования охраны здоровья и труда работающих [6, 7, 12, 13, 25].
В условиях клиники сервисные роботы могут обеспечить: контроль выключения неиспользуемых приборов и информирование дежурного персонала о необходимости включения тех или иных приборов и дежурного освещения, закрытие и открытие дверей, закрытие люков, очистку загроможденных проходов, предназначенных для экстренной эвакуации пациентов и персонала, от посторонних предметов. В процессе мониторинга сервисный робот, оснащенный соответствующими сенсорами и системой анализа звуковой обстановки, способен обнаружить громкие хлопки, стоны человека, просьбы о помощи и другие свидетельства возможного неблагополучия; кроме того, контролю подлежат предметы и люди, не имеющие КИБ-радиометок, когда применяется контроль с использованием КИБ-систем контроля присутствия и движения людей и перемещения маркированных электронными метками предметов, аппаратуры и пр.
В условиях пилотируемого космического полета сервисные роботы могут контролировать состояние внутренней среды модулей орбитальной станции, в том числе редко посещаемых членами экипажа. Это позволит своевременно обнаруживать отклонения в температурном режиме, появление признаков нештатного функционирования, обнаруживать неработоспособность приборов, которые должны быть включены согласно регламенту работ, обнаруживать критические значения параметров среды обитания и появление опасных концентраций вредных примесей.
В пилотируемой космонавтике автономность и мобильность являются ключевыми требованиями к роботам, так как при недостаточной численности персонала и, напротив, обширности зон контроля необходимо так организовать мониторинг, чтобы обеспечить требования регламента обслуживания всех агрегатов и узлов, своевременно выявлять отказы бортовых систем. В общем случае приоритетная задача для решения средствами робототехники в производственных областях с особыми условиями труда — выявлять признаки опасности для пребывания человека, оповещать диспетчерский состав и/или дежурные бригады специалистов, включать (контактно или дистанционно) устройства связи и оповещения или дежурную сигнализацию и — при наличии — соответствующие приборы и устройства для ликвидации угроз (дегазации и очистки среды).
Доставка грузов, воды, питания, лекарств, перевязочных и расходных материалов и т. п. рассматривается как четвертое применение.
Для клинических условий требование своевременной доставки лекарств, воды, питания для пациентов является безусловным критерием качества организации лечебного процесса. Имеются убедительные литературные данные, что мобильные сервисные роботы справляются с такими обязанностями в полном объеме и допускают меньше ошибок при раздаче лекарств, что способствует безопасности применения сильнодействующих лекарственных препаратов [7, 9].
Для пилотируемой космонавтики фактор перемещения, размещения, поиска и идентификации грузов становится все более значимым, так как постоянно растут размеры орбитальных комплексов, объемы модулей, в том числе грузовых, масса доставляемых грузовыми транспортными кораблями грузов исчисляется тоннами.
Оповещение персонала о возможных предпосылках к чрезвычайной ситуации (ЧС) и/или при нештатных ситуациях: возникновении пожара, задымления, затопления, резкого снижения или повышения температуры в помещениях (за пределами нормативных и/или комфортных для человека значений) и др., рассматривается как пятое направление. Эти вопросы достаточно широко обсуждаются в литературе в контексте упоминаний об «умном доме». Отмечается, что, помимо насыщения помещений датчиками измерений и видеокамерами, необходимо изыскивать средства обследования помещений, труднодоступных для человека, если там могут быть обнаружены признаки неблагополучия, и, возможно, в этом отношении предпочтительно использовать мобильные сервисные роботы. Аналог этого вида применения сервисных роботов можно найти в практике ликвидации последствий ЧС, когда дистанционно управляемые мобильные роботы первыми проникают в помещения, где высок уровень угроз для здоровья и жизни человека.
Документирование проводимых бригадами специалистов работ посредством видеосъемки, записи звуковой обстановки, переговоров членов рабочей бригады и пр. применяется в тех случаях, когда ситуация не позволяет привлечь дополнительный персонал, в том числе из-за стесненных и небезопасных условий, но безусловно нужны достоверные материалы о выполненных работах. Эта задача может быть отчасти возложена на сервисного робота, дистанционно управляемого человеком. Такая ситуация типична, например, при испытаниях сложных систем и ликвидации последствий ЧС. Однако и в клинической практике все шире применяются способы документирования, основанные не только на заполнении историй болезни, но и на фиксации хода операций на носителях электронной информации, фиксируя записи видеорядов данных, записи речевых комментариев, что способствует более тщательному анализу причин неудач и ошибок, а также может быть использовано в учебном процессе для подготовки специалистов соответству-
ющего профиля. По тем же причинам возможно применение сервисных роботов на борту пилотируемого космического аппарата для улучшения процедур послеполетного анализа работы экспедиций и обеспечивающего космический полет персонала.
Предварительная подготовка аппаратуры к применению, включение для прогрева, подготовка расходных материалов и пр. — еще одно перспективное направление. Очевидно, что потребность в таких операциях возникает постоянно и на любом производстве. Как вариант такой задачи можно рассматривать техосмотр и контроль полноты поверочных операций при техническом обслуживании опасных агрегатов.
В клинических условиях, как правило, используется аппаратура, требующая достаточно больших затрат на ее подготовку к эксплуатации. Данный фактор может способствовать использованию роботов-помощников для медицинской сестры и врача, работающих с медицинской аппаратурой различного назначения.
В условиях пилотируемых космических полетов весьма трудоемкими являются операции по предварительной подготовке бортовых систем к проведению технологических испытаний и научных экспериментов. Можно полагать, что при определенной унификации рабочих зон и типов вспомогательной аппаратуры и агрегатов для применения сервисных роботов откроются более широкие перспективы в поддержке испытательной и исследовательской деятельности космонавтов.
Дистанционное применение манипуляционных сервисных роботов с развитыми интерфейсами, типичными для манипуляционных робототехниче-ских систем. В этом случае сервисный робот должен ассистировать человеку, подавая инструмент, освещая рабочую зону, снижая негативные последствия тремора рук при тонких операциях, существенно повышая точность позиционирования инструмента и др. [26, 27].
В клинических условиях самым известным примером является хирургический робот Da Vinci, а в пилотируемой космонавтике сегодня, в принципе, не обойтись без манипуляционных робото-технических комплексов (МРТК) при операциях внекорабельной деятельности, обеспечении погрузочных и транспортных работ и некоторых других полетных операциях [12, 13].
Мобильный манипуляционный сервисный робот, как «третья рука» в помощь космонавту, интересен в плане поддержки различных наладочных и ремонтных операций, когда космонавт вынужден выполнять их в одиночку, не имея возможности оперативно менять рабочий инструмент для ручных манипуляций, не меняя рабочей позы и не отвлекаясь на поиск, извлечение и фиксацию инструмента, применение которого в условиях микрогравитации имеет ряд дополнительных особенностей [13].
Приведенный перечень, естественно, не исчерпывает все возможные направления использования сервисных роботов, но и представленного объема работ для потенциального их применения достаточно, чтобы с оптимизмом оценить перспективность этих научно-практических наработок для разных прикладных областей. Дополнительные вопросы возникают при рассмотрении аспектов ранее отмеченной парадигмы: насколько универсальные или, напротив, специфичные требования надо предъявлять к сервисным роботам и их окружению в рабочем помещении, чтобы обеспечить требуемую функциональность, но при этом избежать излишних затрат на техническое обслуживание, наладку, обучение персонала и т. п. из-за полученной в итоге множественности решений по конструкции и организации функционирования узкоспециализированных роботов? Из этого следует необходимость кратко описать существующие воззрения на организацию внутренней среды сервисных роботов в соотношении с возможностью расширения их функциональных возможностей ассистивными средствами рабочей среды.
Концептуальные подходы к организации
внутренней среды сервисных роботов
Рациональная организация внутренней среды робота является ключевым фактором для достижения заявленной разработчиками той или иной функциональности. В данном контексте особую роль играет принцип использования многомодульной конструкции робота, что, помимо экономических преимуществ унификации технических решений [28—30], позволяет создавать семейства взаимодополняемых устройств, настраиваемых на конкретные приложения в зависимости от степени необходимости и приоритетов текущих операций и работ специалистов.
Фактически требования к наличию свойств мобильности, автономности, способности к выполнению определенных типов манипуляций, а также к ориентации в сложно организованной среде и др. находят непосредственное отражение в организации внутренней среды робота, а именно в составе и назначении отдельных подсистем, в их структурно-функциональных связях между собой и с устройствами обмена информацией с внешними источниками данных. Актуален вопрос: какие программно-информационные модули в обобщенной структурной схеме построения сервисных роботов можно непосредственно связать с приведенным выше перечнем направлений применения и с отличительными свойствами роботов в аспектах достижения автономности, мобильности, способности к коммуникации, ориентировке в пространстве и т. д.?
Рассмотрим укрупненные блоки в составе сервисных роботов и их информационные связи между собой и с внешними структурами, которые отра-
54
Медико-технические технологии пилотируемой космонавтики
жают различные стороны функциональности сервисных роботов. Если исключить из рассмотрения экзотические варианты конструирования роботов, то можно полагать, что сегодня, согласно традиционным подходам, можно выделить некоторые типовые блоки мехатронного робота (ТБМР), которые, в частности, обеспечивают:
• связь с пультом управления роботом и/или с диспетчерским пунктом для выполнения оператором задач мониторинга активности сервисных роботов;
• поддержание интерфейсов с человеком-оператором (ЧО), управляющим роботом и контролирующим его активность;
• функционирование сенсорных средств робота, предназначенных для распознавания и идентификации предметов во внешней среде, ориентировки в пространстве, локализации, позиционирования и навигации робота, а также измерения параметров среды;
• выполнение предусмотренного назначением робота объема движений как самим роботом, так и его частями для передвижения в пространстве, для выполнения манипуляций с предметами внешней среды и др.;
• энергетическое обеспечение, поиск источников питания при снижении заряда аккумуляторной батареи ниже допустимого уровня;
• самотестирование робота и самооценка работоспособности его модулей, защита робота от несанкционированного внешнего вмешательства;
• перепрограммирование робота и пополнение его баз данных и баз знаний, включая необходимые сведения о рабочей среде (например, цифровую карту помещений и разметку на ней зон с различными правами доступа) и о предписанных правилах поведения в ней;
• обеспечение безопасности для присутствующих в помещении людей и предупреждение столкнове-
Человек-оператор
Рис. 2\ Структура типовых блоков мехатронного робота
ния с постоянно расположенными в помещении агрегатами, приборами и временно присутствующими предметами, обеспечение экстренной остановки и приведения в нейтральное устойчивое состояние с включением предупредительной сигнализации.
Необходимо отметить, что многие подсистемы роботов настолько тесно связаны между собой в процессе функционирования, что проектируются только совместно, это отражается на регламентах и алгоритмах применения роботов. Следовательно, на практике существует непростой выбор между вариантами построения универсального робота (как правило, этот путь ведет к конструированию антропоморфных роботов с исполнительными устройствами, с большой точностью моделирующими функциональность рук человека) и вариантами построения специализированных роботов со сменными, но более простыми по своей функциональности исполнительными механизмами. Выбирая второй вариант, надо отчетливо понимать, что необходимо либо создавать целое семейство однотипных роботов, либо предусматривать переналадку и настройку некоторого базового варианта, комплектуя его сменными исполнительными и сенсорными блоками. Однако такая смена комплектации даже при достижении простоты наладки, несомненно, влечет за собой существенные изменения в системе управления и построении интерфейсов с ЧО.
Сформулируем назначение отдельных ТБМР (рис. 2). На первое место необходимо поставить блок связи и интерфейса с ЧО, управляющим роботом и контролирующим его активность в соответствии с антропоцентрическим подходом к построению системы «ЧО — сервисный робот — рабочая среда».
Блок связи и интерфейса (БСиИ) с ЧО предназначен для получения команд от ЧО, работающего за пультом управления (ПУ) как внешним блоком по отношению к мехатронному роботу, при этом следует предусмотреть несколько видов интерфейса в соответствии с выбранным ЧО типом управления роботом и способом мониторинга его движения в пространстве; дополнительными важными условиями являются согласованность каналов связи и минимизация задержек прохождения управляющих команд. Дополнительные возможности БСиИ состоят в передаче в память вычислительного блока (ВБ) мехатронного робота обновлений специального программного обеспечения, баз данных, баз знаний, получаемых в порядке настройки и формирования очередного задания. ВБ может быть построен на базе классического ноутбука, использующего стандарты организации локальной сети ЭВМ.
ВБ, функционирующий совместно с блоком памяти (БП), предназначается для выполнения всех необходимых алгоритмов, обеспечивающих работоспособность блоков мехатронного робота. Этот блок может быть построен как специальный программно-аппаратный комплекс, но в последнее время появились публикации о том, что для центрального
вычислителя мехатронного робота допустимо использовать решения, применяемые для современных смартфонов и планшетов. Это означает, что существует принципиальная возможность применять эти устройства на базе открытой операционной системы типа Android в качестве центрального вычислителя для сервисных роботов определенного уровня сложности. Такое решение может существенно облегчить построение интерфейсов и будет способствовать удешевлению изделия.
Блок исполнения двигательных функций (БИДФ) представляет собой конструкцию (как правило, электромеханического типа, хотя бывают изделия, построенные на пневматических приводах и других принципах), с помощью которой отдельные механические звенья могут двигаться относительно друг друга. Характер этого движения определяется законами управления, реализуемыми блоком управления мехатронного робота (БУМР).
Мобильность роботов определяется наличием у них исполнительного механизма выполнения движений (типа движущейся платформы), который позволяет перемещать их, используя точки опоры или сцепления с поверхностью. Для сервисных роботов в земных условиях обычно предусмотрено перемещение по плоской поверхности с небольшими углами наклона, если используются шасси на колесах, и с достаточно сложным рельефом, если используется шагающая конструкция; кроме того, имеются разработки, позволяющие обеспечить передвижение по вертикальным поверхностям и даже переход с одной плоскости на другую [31, 32].
В условиях космоса при действии фактора микрогравитации плоскостное движение внутри герметически замкнутого объекта сопряжено с дополнительными проблемами, так как необходимы специальные устройства для фиксации в ходе передвижения в условиях микрогравитации. Самостоятельная проблема состоит в обеспечении требуемой точности позиционирования и навигации мобильного робота внутри помещений. Как правило, направление движения мехатронного робота определяется по данным навигационных измерений и параметров позиционирования, задаваемых внешними источниками информации, а в самом мобильном роботе предусматривается гироскопическая система, позволяющая вычислять необходимые углы поворота и передавать эту информацию в блок исполнения двигательного акта в составе БУМР, который в наибольшей степени определяет свойства мобильности и способности к выполнению сложных манипуляций. Манипуляции, выполняемые с помощью сервисных роботов, так же как и исполнительные движения составных частей робота для передвижения в пространстве, требуют применения нескольких уровней системы управления; в типовом варианте можно выделить минимум три иерархических уровня.
Для непосредственного приведения в действие механизмов исполнения движений или манипу-
ляций необходимо наличие системы управления единичным двигательным актом, которое можно назвать системой нижнего уровня. В силу своего назначения он подчинен системе управления среднего или верхнего уровня в зависимости от выбранного человеком-оператором способа управления, например супервизорного, копирующего или по автономно реализуемой роботом программе по заранее сформированному сложному алгоритму. Для реализации движения по заранее сформированной программе, состоящего, как правило, из связанной последовательности единичных двигательных актов согласно хранимой в памяти ВБ робота и инициируемой в супервизорном режиме некоторой программе действий, необходимо наличие системы управления среднего уровня.
Для реализации команд на манипуляции и перемещения, получаемых от ЧО с помощью того или иного типа интерфейса, необходимо применять систему верхнего уровня, когда ЧО сам принимает решение об исполнительном действии и затем задает роботу исчерпывающий набор последовательно выполняемых команд или предписаний. Частным случаем является копирующий режим, когда ЧО, пользуясь устройством типа экзоскелетона или его составными частями («очувствленная» перчатка и пр.), выполняет требуемое движение, а мехатронный робот его копирует (повторяет), подчиняясь законам биомеханики [13, 36]. В этом случае необходимо не только подключение каналов связи для дистанционного управления роботом, технического зрения в составе сенсорного блока мехатронного робота (СБМР), но и использование внешней системы контроля правильности исполнения движения роботом и контроля достижения цели двигательного акта. Внешняя система может быть построена на базе видеокамер в составе системы технического зрения, обеспечивающих 3Б-изображение, которое затем анализируется как сложная зрительная сцена с вычислением необходимых параметров для коррекции управления. Нами приведено значительно упрощенное изложение принципов построения управления в системе «ЧО — мехатронный робот», детальное и более строгое можно найти в публикациях [33—36].
Последним по порядку, но не по значимости для сервисных роботов рассмотрим назначение СБМР. Выше уже отмечалось, что для решения задач управления роботом могут применяться видеокамеры в его составе, посредством которых робот может выполнять анализ наблюдаемых трехмерных визуальных сцен и идентифицировать некоторые предметы в окружающей среде и их взаимное расположение с использованием систем технического зрения (СТЗ). С помощью этих же средств робот способен передавать изображение ЧО в разном разрешении и с разных ракурсов для контроля безопасности работ. Использование видеокамер робота в сочетании с видеоизображением, формируемым
с нескольких внешних по отношению к роботу точек наблюдения, может существенно улучшить условия выполнения ЧО точных манипуляций. Более детально эти вопросы освещены в публикациях по проблемам построения СТЗ для роботов [37, 38].
С методической точки зрения можно ввести условное разделение сенсоров и измерительных приборов мобильного робота:
• используемые преимущественно для «собственных нужд» робота, то есть тех, без которых он не в состоянии выполнить базовые функции передвижения, позиционирования, навигации и др.;
• предназначенные для выполнения предписанных роботу заданий в аспектах целенаправленного получения от его применения дополнительных полезных эффектов (согласно представленному выше перечислению функций).
Это разделение исходит из того предположения, что при многомодульном построении робота, когда можно заменять часть сенсоров другими, для собственных нужд робота применяют несменяемые сенсоры, в то время как некоторые практические задачи и условия применения требуют конкретных дополнительных конфигураций набора сенсоров и носимых приборов. Естественно, что экономические и эксплуатационные ограничения, как правило, не позволят слишком часто менять конфигурацию СБМР, но при недостаточно выраженной универсализации робота это один из путей преодоления такого рода ограничений. Заметим, что подобные соображения могут быть отнесены и к набору исполнительных сменных механизмов исполнения движений в зависимости от состава предписанных роботу рабочих операций. В общем случае можно полагать, что чем выше будет универсальность исполнительного звена робота (например, какой-то качественный аналог руки человека), его искусственный интеллект, его когнитивные возможности, тем меньше будет потребность в сменных конструкциях, хотя и в этом случае остается открытым вопрос: каким образом надо проектировать инструменты для сервисного робота с учетом разных требований к его мобильности и автономности?
Для автономного мобильного робота необходимо предусматривать достаточно развитый набор несменяемых сенсоров, так как ориентировка в пространстве, способность следовать по маршрутам, задаваемым на цифровых картах помещений, и обновлять содержимое этих карт при изменениях в рабочем помещении — достаточно сложные на практике вопросы в любой области внедрения сервисных роботов [39—41]. В настоящее время аналогичные вопросы активно исследуются применительно к мобильным устройствам связи и навигации для позиционирования в помещениях (Indoors) в отличие от успешно решенных вопросов навигации на местности (Outdoors) [33, 39, 42].
С точки зрения обеспечения приоритета интересов человека как в процессе подготовки и принятия
решений, так и при непосредственном управлении сервисным роботом в ручном режиме, необходимо предусмотреть различные уровни внешнего контроля «поведенческой активности» робота в сложно организованной среде, в частности в тех помещениях, в которых (кроме робота и управляющего им человека) могут присутствовать другие люди (в клинике это медицинский персонал, пациенты, посетители). Принципиальный вопрос состоит в том, каким образом соотносятся эти уровни в зависимости от тех свойств, которые мы хотели бы придать сервисным роботам, и насколько в этом отношении полезно наделять рабочую среду свойствами интерактивности и насыщать ассистивными устройствами. Речь идет об интеллектуальном пространстве (рабочей среде), которая наделяется элементами искусственного интеллекта, чтобы специально созданные для этой цели устройства могли направленно собирать информацию в интересах человека, управляющего роботом, и передавать ее в пригодном для восприятия виде.
Рабочая среда
для функционирования человека и сервисного робота
Переходя к анализу возможных путей повышения «дружественности» рабочей среды, необходимо кратко аргументировать, почему этот вопрос вообще настолько важен в контексте разбора вариантов применения мобильных автономных сервисных роботов. Сегодня имеются разработки, улучшающие свойства ассистивности и интерактивности окружающей человека среды, чтобы обеспечить ее «дружественный характер» для человека, который в ней обитает и/или работает [12, 15, 42, 43].
При использовании специальных технических устройств, построенных с учетом этих принципов, при поддержке со стороны интеллектуального окружения человеку значительно проще решать задачи ориентировки в пространстве, распознавания предназначения предметов, понимания возможной реакции среды на воздействия и пр. Это положение в полной мере относится и к сервисным роботам, им тоже необходима информационная поддержка в тех ситуациях, когда собственных сенсорных возможностей недостаточно для восприятия сложных зрительных образов и извлечения релевантной информации из окружающей среды, в то время как ассистивные устройства способны предоставить роботу управляющую информацию уже в пригодном для прямого использования по назначению виде. Выполнение этого условия предполагает наличие прямых и обратных информационных связей между ПУ роботом, СБМР и системой ассистивных средств в рабочей среде, которые способны хранить и передавать данные в стандартизированной форме по каналам связи и в рамках оговоренных интерфейсных соглашений.
Существенно, что сервисные роботы также должны подчиняться законам функционирования такого интеллектуального окружения, чтобы, в свою очередь, использовать ассистивные средства этой среды и данные от тех пользователей, которые могут обмениваться с ней информацией, в том числе за счет своевременной модификации состояния информационных приборов, маркеров, сигнализаторов в самой физической среде и содержимого баз данных и баз знаний в той вычислительной системе, в которой интегрируется вся информационная картина для выполнения ЧО контролирующих функций и функций принятия управленческих решений. Здесь необходимо отметить, что повышение интерактивности среды достигается прежде всего на локальном уровне: по стандартным каналам обмена информацией приборы, устройства, агрегаты в рабочей среде становятся способны многое сообщить о себе пользователям, имеющим соответствующие устройства приема-передачи данных, например о своем предназначении, текущем состоянии, планируемой циклограмме работ и пр. Это особенно важно для решения задач позиционирования и навигации мобильных роботов в сложной для ориентировки среде. Существует довольно много публикаций [33, 37, 39, 41], демонстрирующих как возможности самих роботов для решения подобных задач на основе систем технического зрения (СТЗ), использования в составе средств навигации роботов лазерных дальномеров, одометров и др., так и возможности сбора этих же данных устройствами, расположенными в помещениях и передающими сведения в систему управления роботом.
Допускается вариант и совместного использования сенсоров мобильного робота с возможностями систем контроля перемещений персонала и технических средств внутри помещений на основе системы радиометок и считывателей информации с этих меток для обмена данными с системой управления перемещением робота.
Одновременно желательно обеспечить передачу этих данных в центральный вычислитель для отображения в интегрированном виде обобщенной информации ЧО, выполняющему диспетчерские функции и функции мониторинга среды.
Надо отметить, что современные системы считывания данных с радиометок типа КИБ, расположенных на ключевых узлах уязвимости сложных систем и несущих информацию об этих узлах, могут рассматриваться как необходимое звено системы безопасности не только движения мобильных средств, но и жизнедеятельности человека. Поэтому функциями сервисных роботов, как звена, резервирующего надежность эксплуатируемой аппаратуры и различных агрегатов, могут быть сбор данных и передача выявленных нарушений по каналам связи, когда организовать такой сбор по централизованной иерархической схеме на постоянной основе не представляется возможным.
Когда ставится вопрос о создании интеллектуального окружения на искусственных объектах для длительного обитания человека, то в первую очередь рассматриваются варианты введения в действие (в интересах информирования человека, контроля позиционирования динамически перемещающихся объектов и для облегчения навигации мобильных роботов) систем датчиков и систем сбора информации о текущих параметрах рабочей среды, взаимном расположении предметов, двигательной активности мобильных агентов и др.
Здесь надо подчеркнуть правомерность направления эргономического проектирования роботов, когда эти искусственные агенты создаются с учетом строения тела человека и его антропометрических показателей. Воспроизведение таких показателей, к примеру, в строении антропоморфных роботов облегчает их применение в рабочей среде, спроектированной исходя из усредненных антропометрических данных соответствующих контингентов работников. Данное соображение является одним из решающих, когда выбор делается в пользу применения антропоморфных роботов — помощников человека: в этом случае конструктор робота может использовать наработки традиционных решений эргономики, инженерной психологии и технической эстетики для объектов космического назначения, авиационной техники, герметически замкнутых объектов пунктов управления и пр. И все же магистральным направлением является согласование свойств интерактивности и ассистивности интеллектуального окружения с возможностями восприятия информации человеком, что может быть достигнуто развитием диалоговых средств, включая применение многомодальных интерфейсов в системе «человек — сервисный робот» [21, 22].
Обеспечение интерактивности и ассистивности рабочей среды
Наиболее заметная тенденция в построении интерфейсов человека с интеллектуальным окружением и интеллектуальными агентами типа мобильных автономных роботов — использование многомодальных интерфейсов. Появление публикаций, посвященных этому вопросу, было не случайным. Достаточно давно стало понятно, что широкому применению ЭВМ способствует не только совершенствование их технических параметров, но и улучшение эксплуатационных характеристик, позволяющих любому конечному пользователю практически на интуитивном уровне осуществлять управление ЭВМ и различными процессами для решения собственных задач. Именно по этой причине появились такие формы диалога с ЭВМ, как графический интерфейс, управление голосовыми командами, тактильные способы работы с интерактивным дисплеем и др. Однако только в последние годы был очерчен
тот огромный круг задач, решение которых выводит проблему диалога человека с интеллектуальными агентами на качественно новый уровень [18—20, 25].
Наиболее сложной оказалась задача построить диалог таким образом и использовать такое сочетание многомодальных средств, чтобы в каждый момент времени с учетом множества ситуативных обстоятельств ЧО (зашумленное помещение, отсутствие прямой видимости «коммуниканта диалога» и пр.) мог выбрать наиболее простой, доступный и надежный способ общения с интеллектуальным агентом, способным распознавать и синтезировать естественную речь, жестовый язык общения и др. В настоящее время имеются отечественные разработки, которые позволяют с оптимизмом смотреть на внедрение технических средств поддержки многомодальных интерфейсов не только для клинических условий, но и на борту космических комплексов. Достаточно подробное изложение методических подходов и технических решений можно найти в работах [14, 42].
Заключение
Анализ тенденций развития робототехники показывает определенную общность подходов к построению робототехнических систем, предназначаемых для оказания поддержки представителям социально значимых профессий при выполнении разнообразных операций, вспомогательных по отношению к основной деятельности. Особого внимания заслуживают ситуации, когда при традиционных схемах организации труда:
• высококвалифицированный специалист тратит недопустимо много времени на предварительную подготовку рабочей среды к работе, на организацию взаимодействия с обслуживающим персоналом в ходе решения самих задач и на последующую ликвидацию возможных сопутствующих негативных последствий вмешательства;
• сложившееся функционирование сложной производственной среды предполагает недопустимо высокие по затратам объемы малоквалифицированного рутинного труда, снижающего эффективность технологической цепочки производства услуг, что становится весомым экономическим фактором в свете демографических и миграционных проблем в развитых станах мира.
Выявленная общность задач применения сервисных роботов в разных областях подтверждает правоту и правомерность антропоцентрического подхода при определении роли и места этого типа ро-бототехнических систем для достижения главного целевого эффекта — освобождения высококлассных специалистов от множества рутинных функций и оказания им поддержки в решении новых задач, порождаемых высокими требованиями к качеству услуг и качеству жизни человека, включенного
в наукоемкие сферы современной биотехносферы. Важный вывод, который можно сделать по результатам проведенного анализа, состоит в том, что современные решения по применению робототехники в разных предметных областях могут существенно обогащать друг друга и способствовать общему прогрессу в этом наукоемком направлении, которое по праву относится к приоритетным во всем мире. Представляется, что изучение сфер применения сервисных роботов выявляет новый канал обмена плодотворными подходами в наукоемких сферах человеческой деятельности.
Литература
1. Prassler E., Ritter A., Schaeffer C. et al. A Short History of Cleaning Robots // Autonomous Robots. 2000. Vol. 9, N 3. P. 211-226.
2. Rooks B. Robots reach the home floor // Industrial Robot. 2001. Vol. 28, N 1. P. 27-28.
3. Schofield M. "Neither Master nor Slave..." A practical case study in the development and employment of cleaning robots // Proc. IEEE 7th Int. Conf. on Emerging Technologies and Factory Automation ETFA'99. Barcelona, 2000. P. 1427-1434.
4. Griffin W. R. Where are the robots? Good and bad news for automated cleaning // Health Facilities Management. 2001. Vol. 14, N 6. P. 42-45.
5. Hofner C., Schmidt G. Path planning and guidance techniques for an autonomous mobile cleaning robot // Robotics and Autonomous Systems. 1995. Vol. 14, N 2-3. P. 199-212.
6. Рогаткин Д. А., Лапитан Д. Г., Лапаева Л. Г. Концепция мобильных автономных сервисных роботов для медицины // Медицинская радиоэлектроника. 2013. № 5. С. 46-56.
7. Лапитан Д. Г., Рогаткин Д. А., Куликов Д. А. и др. Целевые функции сервисных медицинских роботов в клинике // Сборник материалов Х Международной научной конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» ФРЭМЭ'2012. Владимир: ВГУ, 2012. С. 228-230.
8. Краевский С. В., Рогаткин Д. А. Медицинская робототехника: первые шаги медицинских роботов // Технологии живых систем. 2010. Т. 7, № 4. С. 3-14.
9. Саврасов Г. В. Тенденции развития медицинской робототехники // Биомедицинская радиоэлектроника. 2007. № 10. С. 42-46.
10. Taylor R. H. A perspective on medical robotics // Proceedings of the IEEE. 2006. Vol. 94, N 9. P. 1652-1664.
11. Wang Y., Butner S. E., Darzi A. The developing market for medical robotics // Proceedings of the IEEE. 2006. Vol. 94, N 9. P. 1763-1770.
12. Крючков Б. И., Усов В. М. Антропоцентрический подход в организации совместной деятельности космонавтов ПКК и робота-помощника андроидного типа // Пилотируемые полеты в космос. 2012. № 3(5). С. 42-57.
13. Чернакова С. Э., Кулаков Ф. М., Нечаев А. И. Обучение робота методом показа с использованием «очувствленной» перчатки // Труды Первой международной конференции по мехатронике и робототехнике. СПб., 29 мая - 2 июня 2000 г. СПб., 2000. С. 155-164.
14. Юсупов Р. М., Крючков Б. И., Карпов А. А. и др. Возможности применения многомодальных интерфейсов на пилотируемом космическом комплексе для поддержания коммуникации космонавтов с мобильным роботом — помощником экипажа // Пилотируемые полеты в космос. 2013. Вып. 3. С. 23-34.
15. Юсупов Р. М., Ронжин А. Л. От умных приборов к интеллектуальному пространству // Вестник РАН. 2010. Т. 80, № 1. С. 45-51.
16. Ронжин А. Л., Карпов А. А. Проектирование интерактивных приложений с многомодальным интерфейсом // Доклады ТУСУРа. 2010. № 1 (21). Ч. 1. С. 124-127.
17. Юсупов Р. М., Ронжин А. Л., Прищепа М. В. и др. Модели и программно-аппаратные решения автоматизированного управления интеллектуальным залом // Автоматика и телемеханика. 2011. № 7. С. 39-49.
18. Карпов А. А. Когнитивные исследования ассистивного многомодального интерфейса для бесконтактного человеко-машинного взаимодействия // Информатика и ее применения. 2012. Т. 6, № 2. С. 77-86.
19. Карпов А. А., Цирульник Л. И., Железны М. Разработка компьютерной системы «говорящая голова» для аудиовизуального синтеза русской речи по тексту // Информационные технологии. 2010. № 8. С. 13-18.
20. Karpov A., Markov K., Kipyatkova I. et al. Large vocabulary Russian speech recognition using syntactico-statistical language modeling // Speech Communication, Elsevier. 2014. Vol. 56. January. P. 213-228.
21. Ронжин А. Л., Карпов А. А. Сравнение методов локализации пользователя многомодальной системы по его речи // Известия вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51, № 11. С. 41-47.
22. Ронжин А. Л., Карпов А. А., Леонтьева Ан. Б. и др. Разработка многомодального информационного киоска // Труды СПИИРАН. 2007. Вып. 5. С. 227-245.
23. Ронжин А. Л., Карпов А. А., Ли И. В. Речевой и многомодальный интерфейсы. (Информатика: неограниченные возможности и возможные ограничения). М.: Наука, 2006. 173 с.
24. Прищепа М. В., Баранов К. Ю. Особенности разработки пользовательского интерфейса мобильного информационного робота // Известия вузов. Приборостроение. 2012. Т. 55, № 11. С. 46-51.
25. Куафе Ф. Взаимодействие робота с внешней средой / Пер. с франц. М.: Мир. 1985. 285 с.
26. Albani J. M. The Role of Robotics in Surgery: A Review // Missouri Medicine. 2007. Vol. 104, N 2. P. 166-172.
27. O'Toole M. D., Bouazza-Marouf K., Kerr D. et al. A methodology for design and appraisal of surgical robotic systems. // Robotica. 2010. Vol. 28, N 2. P. 297-310.
28. Юревич Е. И. Основы робототехники. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: БХВ-Петербург. 2005. 416 с.
29. Лопота В. А., Минаков Е. П., Юревич Е. И. Современное состояние и перспективы развития отечественной космической робототехники // Материалы Всероссийской конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». Т. 5. СПб.: Астерион, 2008. С. 113-115.
30. Лопота В. А., Юдин В. И., Юревич Е. И. О системном подходе к развитию экстремальной робототехники // Материалы Всероссийской конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». Т. 5. СПб.: Астерион, 2005. С. 49-54.
31. Градецкий В., Фомин Л. Анализ динамики управляемых движений робота вертикального перемещения с многозвен-
ными манипуляторами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. № 12. C. 9-12.
32. Градецкий В., Фомин Л. Обеспечение функционирования интегрированной системы управления мобильным роботом с многозвенным манипулятором // Мехатроника, управление, автоматизация. 2005. № 11. C. 11-16.
33. Алферов Г. В., Кулаков Ф. М., Нечаев А. И. и др. Информационные системы виртуальной реальности в мехатрони-ке и робототехнике: Учеб. пос. СПб.: Соло, 2006. 146 с.
34. Кулаков Ф. М., Смирнов Е. Н., Липатов А. Е. и др. Информационная технология добавления виртуального объекта в реальный мир. Часть 1 // Труды СПИИРАН. 2004. Вып. 2, Т. 1. С. 236-256.
35. Кулаков Ф. М., Смирнов Е. Н., Липатов А. Е. и др. Информационная технология добавления виртуального объекта в реальный мир. Часть 2 // Труды СПИИРАН. 2005. Вып. 2, Т. 2. С. 223-248.
36. Тимофеев А. В., Чернакова С. Э., Литвинов М. В. и др. Медицинские аспекты разработки систем человеко-машинного взаимодействия с использованием моделей виртуальной реальности для нейрохирургии // Труды СПИИРАН. 2008. Вып. 6. С. 184-196.
37. Миронов С. В., Юдин А. В. Система технического зрения в задачах навигации мобильных объектов // Программные продукты и системы. 2011. № 1. С. 10-16.
38. Соколов С. М. Проблемы машинного видения в робототехнике и автоматизации производства // Будущее прикладной математики. Лекции для молодых исследователей / Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН. М.: URSS, 2004. С. 343-373.
39. Самарин А. И. Мультисенсорные навигационные системы для локального позиционирования // Современная электроника. 2006. № 6. С. 10-17.
40. Аркадьев В. Б., Бурдыгин А. И., Власенко А. Н. и др. Портативная комбинированная система совмещения видео- и гамма-изображений источников излучения в составе мобильного робота-разведчика // Труды XXI Международной научно-технической конференции «Экстремальная робототехника» (ЭР-2010) 18-19 мая 2010, Россия, Москва, ВВЦ павильон № 75. М., 2010. С. 381.
41. Ермишин К. В., Воротников С. А. Мультиагентная сенсорная система сервисного мобильного робота // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2012. № 6. С. 50-59.
42. Юсупов Р. М. Карпов А. А., Крючков Б. И. и др. Создание «интеллектуального окружения» на пилотируемом космическом комплексе для позиционирования мобильного робота — помощника экипажа // Актуальные проблемы психологии труда, инженерной психологии и эргономики. Вып. 5 / Под ред. А. А. Обознова, А. Л. Журавлева. М.: Институт психологии РАН, 2013. С. 397-422.
43. Крючков Б. И., Усов В. М. Создание моделей виртуальной реальности, как способ обучения космонавтов взаимодействию с роботом — помощником экипажа и как условие определение потенциальных областей его полезного применения // Труды 7-го Международного симпозиума «Экстремальная робототехника». СПб.: Политехника-сервис, 2013. С. 230-244.
