Вычислительно эффективные методы навигации группы автономных колесных роботов в динамической среде

грант БРФФИ - Ф20Р-324

Целью работы является создание научно-практического задела для построения системы управления группой автономных робототехнических систем в замкнутом пространстве.

Для достижения поставленной цели в работе планируется решить следующие задачи:

Разработать систему автоматической генерации динамической имитационной модели предполагаемого объекта исследования (складского помещения с большим количеством транспортных роботов) с возможностью изменения его ключевых параметров; аналогов у заявляемой системы пока не существует.
Разработать способ представления модели внешнего мира, необходимой системе стратегического управления для генерации оптимальных маршрутов движения транспортных роботов.
Разработать способ прогнозирования и избегания коллизий для недопущения столкновений транспортных роботов, движущихся по заранее заданным маршрутам, на тактическом уровне.

Научная идея (гипотеза) проекта: так как группа взаимодействующих автономных мобильных роботов, обладающих общими энергетическими и информационными ресурсами и выполняющих общую задачу или технологический процесс, представляет собой сложную нелинейную динамическую систему, в которой не исключено появление и хаотических свойств, то проектирование системы управления, основанной на прогнозировании поведения всей группы с достаточно большим горизонтом планирования, может стать неоправданным, убыточным, и, в некоторых случаях, невозможным. В связи с этим предлагается воспользоваться комбинацией двух методов: быстрого стратегического планирования на небольшой горизонт на уровне всей системы и надёжного тактического управления на уровне отдельных мобильных роботов.

В результате выполнения проекта предполагается получить метод оптимизации маршрутов не для одного, а для группы транспортных роботов. Хотя методы, решающие аналогичную задачу, существует, предполагается, что полученные результаты будут иметь важные отличия и преимущества, и таким образом, иметь признаки новизны мирового уровня. Также будут созданы уникальные для РБ и стран ближнего зарубежья имитационные модели работы группы транспортных роботов. Прикладная значимость проекта состоит в получении необходимых теоретического и практического заделов для создания системы управления группой колесных роботов в замкнутой динамической среде. Такая система может быть использована, например, для автоматической транспортировки грузов на складе группой транспортных роботов.

Литература:

1. Прокопович, Г. А. Особенности масштабирования многоагентных систем на примере централизованного и децентрализованного алгоритмов управления группой малогабаритных мобильных роботов / Г. А. Прокопович // Информационно-измерительные и управляющие системы. – 2016. – Том 14, №11. – С. 41-48.

2. Прокопович, Г.А. Адаптивная нейросетевая система управления автономным мобильным роботом на основе метода обучения с учителем в оnline режиме / Г.А. Прокопович // Весці нацыянальнай акадэміі навук беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2015. - №1. – С. 117-122.

3. Прокопович, Г.А. Моделирование адаптивного поведения на примере движения автономного мобильного робота по плоскости с препятствиями / Г.А. Прокопович // Информатика. – 2014. – № 4(44). – С. 34-43.

4. Herasiuta, S.L. Distributed Information System for Collaborative Robots and IoT Devices / S.L. Herasiuta, U.A. Sychou, R.A. Prakapovich // The First International Conference on Interactive Collaborative Robotics (Hungary, Budapest) ; Eds. Roman Meshcheryakov. — Budapest : 2016. — P. 63-68.

5. Прокопович, Г.А. Разработка системы технического зрения для сервисного мобильного робота / Г.А. Прокопович // Третий Всероссийский научно-практический семинар «Беспилотные транспортные средства с элементами искусственного интеллекта» (БТС-ИИ-2016, 22-23 сентября 2016 г., г. Иннополис, Республика Татарстан, Россия): Труды семинара. – М: Изд-во «Перо», 2016. – 184 с. C. 127-136.

6. Прокопович, Г.А. Разработка и создание прототипа мобильного робота с прыжковыми локомоциями / Г.А. Прокопович, А.В. Ходаронок, В.Ю. Будков // Изобретатель. – 2019. – №4. – C. 32-35.