CC BY
21ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ, № 2 (142), 2018
К.И. Домкин М.Ф. Исхаков
кандидат технических наук, ОАО «НПП «Рубин» г. Пенза
СОВРЕМЕННЫЕ КЛАССИФИКАЦИИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
АННОТАЦИЯ. Приведена расширенная классификация современных робототехнических систем. Показаны возможности развития характеристик роботизированных систем.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: робот, роботизированная система, классификация роботизированных систем, функции роботизированных систем.
В настоящее время невозможно составить полную классификацию роботизированных систем (РС) по их типам или выполняемым ими задачам. Вместо жесткой классификации предлагается выделять подобие их подсистем или функций. Такой подход к классификации роботизированных систем позволит находить новые типы конструкций РС и расширить набор выполняемых ими функций [1]. Классификации желательно связывать с технологиями производства РС, что может существенно повысить их гибкость и расширить номинал выпускаемой продукции в пределах одной производственной линии или одного предприятия.
Любая существующая РС может быть классифицирована по четырем первичным параметрам:
1. Операционная среда.
2. Взаимодействие с пользователем.
3. Конструкция.
4. Функционал.
Существует пять операционных сред (ОС), в которых могут работать РС:
1. Наземная.
2. Воздушная.
3. Водная.
4. Космическая.
5. Живые организмы.
Также существуют смешанные типы ОС, например одна и та же РС может работать на земле и воде, или в верхних слоях атмосферы и в космосе. Большинство существующих РС могут работать в двух и более ОС.
ОС также имеют свои классификации (например, внутри помещений, под землей и на открытом воздухе) [2]. Кроме того, ОС могут представлять определенный уровень опасности как для человека, так и для РС(например, высокие температуры, условия загрязненной атмосферы или едкие вещества).
РС в своем развитии имеют тенденцию к полной автономности. Но даже в самых современных РС нельзя исключить взаимодействие с пользователем в том или ином виде. По уровню взаимодействия РС принято разделять на:
1. Программируемые.
2. Дистанционно-управляемые
3. Контролируемые
4. Объединенные
5. Автономные
Кроме того, РС могут работать в группах состоящей как из подобных, так и совершенно других РС. Такие группы могут быть соединены физически (например, модульная РС, где каждый модуль представляет собой полностью независимую РС), или представлять собой группу, состоящую из отдельных специальных РС, с индивидуальными принципами управления [3]. Также РС могут работать в группе с нероботизированными системами. Уровень автономности и количество РС значительно влияет на тип взаимодействия РС и пользователя.
РС могут иметь различные физические формы:
1. Манипуляторы.
2. Роботизированные платформы.
3. РС-экзоскелеты.
MEANS OF COMMUNICATION EQUIPMENT. Iss. 2 (142). 2018
4. Трансформируемые РС.
5. Нано- и микро-РС.
6. Человекоподобные.
Технологии для подсистем РС различных физических форм в первую очередь будут определяться ОС.
РС обычно могут выполнять широкий перечень работ. Первичная классификация функционала РС выглядит следующим образом [4].
1. Сборка. Соединение деталей, может включать дополнительные операции, такие как сварка, пайка и т. д.
2. Обработка поверхностей. Функция может быть применена как к местности, так и к объектам. Может включать в себя обработку химикатами, уборку, покрытие поверхности материалами, резку и пр.
3. Взаимодействие. Функция включает взаимодействие с РС и человеком. Физический контакт и обмен информацией.
4. Исследование. Исследования полностью или частично неизвестного пространства, включая составление карт, поиск людей, техники.
5. Транспортировка. Функция включает ориентирование или перемещение объектов или людей между заданными положениями на короткие и длинные дистанции.
6. Наблюдение. Функция включает действия в заведомо известном пространстве, сбор параметров окружающей среды, контроль состояния объектов в заданном пространстве.
7. Захват. Функция удержания и ориентирования объектов, инструментов или людей. Включает в себя идентификацию объекта и алгоритмов его захвата.
8. Манипулирование. Использование захваченного объекта для выполнения своих задач.
Большинство РС сочетает в себе несколько перечисленных функций. С развитием РС пере-
чень их функций будет расширяться и дополняться.
Характеристики различных РС могут быть определены характеристиками их подсистем. Каждая характеристика влияет на поведение и управление РС. В настоящее время приняты следующие характеристики РС [5, 6].
1. Конфигурируемость. Способность РС быть настроенной для выполнения определенной задачи. Можетвключатьвсебяфизические-конфигурациииконфигурациипрограммногоо-беспечения.
2. Адаптивность. Способность РС адаптироваться к различным видам и условиям работ. Может иметь место как в долгосрочном так и краткосрочном периодах. Может относиться также к подсистемам и надсистемам.
3. Способность к взаимодействию. Способность взаимодействовать с другими РС или человеком через различные протоколы, пульты оператора, интерактивные диалоги.
4. Надежность. Способность РС выполнять задачи без систематических ошибок. Определение уровня доверия к РС. Контроль действий оператора.
5. Мобильность. Возможность РС точно следовать заданной траектории. Возможность движения в резко меняющихся условиях.
6. Возможность манипулирования. Включает возможность захвата объекта.
7. Возможность восприятия. Восприятие РС окружающей обстановки, распознавание объектов, движения. Восприятие информации с датчиков.
8. Способность принимать решения. Выбор наиболее эффективного способа выполнения задачи в данных условиях.
9. Способность к обучению. Интерактивное выполнение команд.
ЛИТЕРАТУРА
1. Robotics 2020 Multi-Annual Roadmap Initial Release B 15/01/2014
2. Qwik Connect. 2013, vol. 17. № 3, p.2-13.
3. Technology Development for Army Unmanned Ground Vehicles. National Academy Press, Washington DC, 2002, 181 p.
4. Report: Unmanned Systems Integrated Roadmap FY 2011-2036. Department of Defense, USA, 2011.
5. Report: Unmanned Ground Systems Roadmap. Department of Defense, USA, 06/2011.
6. Strategic Research Agenda for Robotics in Europe /eu Robotics 2014-2020 Robotics 2020 Draft 0v42 11/10/2013
