Групповое применение роботов в экстремальных ситуациях. Организация и управление Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 007.52:[614:57.022]:621.039

ЕЛ. Юревич

ЦНИИ РТК, г. Санкт-Петербург

ГРУППОВОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РОБОТОВ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ .

Экстремальные ситуации - наиболее сложная сфера применения робототехники. Особенно сложными являются нештатные, т.е. аварийные ситуации, поскольку в них в отличие от экстремальных штатных ситуаций (в космосе, под водой, в производственных технологических процессах) имеет место наряду с экстремальными внешними условиями априорная неизвестность не только этих условий, но и самих подлежащих выполнению операций. Это предопределяет специфические требования к роботам, а при их групповом применении и к организации таких групп и их управлению. Эти требования и вытекающие из них принципы проектирования подобных робототехнических комплексов можно обобщить в виде следующих двух положений.

Первое положение относится к материальному обеспечению этих комплексов. В состав групп роботов, выполняющих общую задачу, должны входить два основных типа роботов - роботы-р^ведчики и технологические роботы, а также роботы, обслуживающие последних [1, 2].

- -

, . -

разведчиков помимо наземных мобильных роботов в общем случае должны входить и летающие.

Технологические роботы предназначены для выполнения конкретных техноло-

,

.

ситуаций должны входить также мобильные роботы-спасатели для поиска постра-, . -туаций могут потребоваться и боевые роботы (антитеррористы и т.п.).

Выделенные выше обслуживающие роботы предназначены для обеспечения функционирования основных роботов при значительном удалении их от центра (энергопитание, ретрансляция, запасные функциональные компоненты и т.п.).

Все роботы должны выполняться на базе типоразмерных рядов унифициро-. -но на месте их предстоящей работы и менять комплектацию в ходе ее выполнения. Вместе с тем в состав группы могут входить и специальные роботы, а так же специальное технологическое оборудование.

Наиболее простое решение при формировании группы роботов - это когда они могут иметь заранее определенную комплектацию. Это возможно в случаях достаточно типовых аварий, по ликвидации последствий которых уже на-коплен .

Промежуточное решение - это добавление к предыдущему варианту возможности дополнительного оперативного комплектования роботов сенсорными системами и рабочими органами для манипуляторов и шасси.

Соответствующие компоновочные решения и типовые перечни таких комплектующих компонентов приведены в [1]. На рис.1, 2 и 3 показаны примеры первых модульных роботов, которые применялись при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, и специального робота с фиксированной компонов-.

Рис.1. Робот-разведчик РР2, которым впервые были обследованы помещения под и рядом со взорвавшимся энергоблоком № 4 ЧАЭС, где мощность излучения достигала 15000 рентген в час. Справа пульт управления

Рис. 2. Радиоуправляемый тяжелый робот ТР-Б1, использованный для очистки территории ЧАЭС от радиоактивного мусора

Рис.3. Робот-антитеррорист

Второе положение по построению рассматриваемых робототехнических комплексов относится к их информационному обеспечению. Оно должно включать ( )

всеми роботами комплекса и управляющие системы (устройства) самих роботов.

Основные общесистемные функции центра управления комплексом - это определение состава роботов в группе, синтез программ их работы, управление реализацией последних и при необходимости их оперативная корректировка в ходе .

Первая функция предполагает предварительное формирование модели внешней среды, т.е. района предстоящей работы, оценку ситуации и уточнение задания на предстоящую работу и условий ее выполнения. Для этого в дополнение к предварительно полученной соответствующей информации необходимо ее уточнение с

- . .

Второй этап - определение состава группы роботов и их комплектации.

, -той комплекса, а четвертый - в их реализации, т.е. обеспечение запланированного .

Все эти этапы должны выполняться с помощью компьютерной программы с визуализацией процесса функционирования роботов. В перспективе это должна быть ЗБ-вир^альная картина всей рабочей зоны.

, -зультатов работы и подготовке комплекса к эвакуации.

Система управления группой роботов должна позволять осуществление централизованного и децентрализованного способов управления роботами. В каждом конкретном случае синтезируется оптимальная комбинация этих основных способов группового управления, включая варианты иерархического управления с разбиением всей группы роботов на подгруппы, выделение в них ведущих и вплоть до стайного способа управления с отсутствием всяких связей с центром и между ро.

Во всех случаях должна быть обеспечена возможность оперативного подключения к управлению роботами человека-оператора из центра в режимах от интерактивного управления до управления с помощью джойстиков.

В настоящее время для полномасштабной реализации подобных комплексов для конкретных областей применения в ЦНИИ РТК отработано необходимое тех, . находится создание системы управления нового поколения на базе однородной , -

.

оперативного изменения занимаемого в сети участка в соответствии с текущим объемом подлежащей обработке информации. Такая структура подобна мультиа-гентной системе в компьютерной сети и может рассматриваться как шаг к созданию аналога человеческого мозга (рис.4). Помимо принципиально новых информационных возможностей такая нейронная сеть позволяет кардинально повысить надежность системы управления. Объединение этих структур всех роботов, входящих в группу, в единую групповую многофункциональную нейронную сеть еще более увеличивает эти достоинства, создавая общее информационное поле ком, .

Человек-оператор Интерфейс

1.

Однородная нейросетевая среда с функциональными агентами:

Ассоциативная Обработка Диспетчер

интерфейсной неиросетевои

информации среды

Обработка

сенсорной

информации

Оценка ситуации

Принятие

решении

Планирование

поведения

т *

Сенсорные системы Исполнительные системы

*

Внешняя среда

Рис.4. Функциональная схема перспективной системы управления робота на

нейросетевом базисе

Сегодня такой коллективный мозг ограничен возможностями существующих методов искусственного интеллекта, т.е. аналогами вербального логического мышления человека. Для того чтобы выйти на уровень возможностей специалистов-профессионалов, включая интуицию и творческие способности в целом, что особенно важно в экстремальных ситуациях, необходимо после освоения методов искусственного интеллекта сделать следующий шаг в создании аналога человеческо-. -века, составляющего основу его творческих способностей (креативности). Решение этой стратегической задачи позволит не только вывести рассматриваемые робототехнические комплексы при их автономном функционировании на уровень групп -, науки и техники управления в целом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Юревич ЕМ. Роботы ЦНИИ РТК на Чернобыльской АЭС и развитие экстремальной робототехники. - С Пб: Изд-во СПбГПУ, 2004.

2. Лопома В.А., Юдин В.К, Юревт ЕМ. Тенденции и принципы развития экстремальной робототехники // Тр. Международной конференции “^ап-тивные и интеллектуальные роботы”. М., 2005.

УДК 004.896-022.532 ЕЛ. Юревич, ЕЛ. Игнатова

ЦНИИ РТК, г. Санкт-Петербург

К РАЗВИТИЮ БИОНИЧЕСКОГО ПОДХОДА К ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ В РОБОТОТЕХНИКЕ

В [1] был проведен анализ причин и содержания непрерывно возрастающей роли бионики в развитии робототехники. В частности, были рассмотрены перспективы применения методов искусственного интеллекта и актуальность исследова-