Инженерный метод преследования-уклонения объектов для задач адаптивного управления роботами совместного использования

Объектом исследования в статье является система "робот совместного использования (кобот) - человек", цель исследования - обеспечить отсутствие случайного контакта между коботом и человеком для безопасности их взаимодействия в общей рабочей зоне. Предложен подход к решению задачи преследования-уклонения объектов на основе закона управления по ускорению с переменными коэффициентами взаимным движением двух выбранных материальных точек. Приводится правило однопараметрической настройки коэффициентов для устойчивости целевого движения. Параметром настройки является частота свободных колебаний звена, описываемого линейным дифференциальным уравнением 2-го порядка с переменными коэффициентами. Управление параметром строится из условия убывания функции угла между векторами скорости рассматриваемых точек, которое было сведено к решению алгебраического неравенства. Показаны результаты моделирования разработанного алгоритма управления для транспортных степеней подвижности робота KUKA KR-30-3. Привод робота был выбран на основе трехконтурного привода с двигателем постоянного тока, замкнутого по положению при настройке на оптимум по модулю в рамках принципа подчиненного регулирования контуров.

Ключевые слова

адаптивное управление; устойчивость; коботы; задача преследования; задача уклонения.

Литература

1. Starovoitova O.V., Islamgereeva Ya.S., Dzamikhova F.Kh. Implementation of Collaborative Robots (Cobots) in Manufacturing: Prospects and Challenges. Economics and Management: Problems, Solutions, 2024, vol. 8, no. 12 (153), pp. 3-11. DOI: 10.36871/ek.up.p.r.2024.12.08.001.
2. Akopyan A.A., Dmitriev N.V. Application of Collaborative Robots in Various Industries. Mechatronics, Automation and Robotics, 2023, no. 11, pp. 43-46. DOI: 10.26160/2541-8637-2023-11-43-46
3. Spassky B.A., Titov V.V., Shardiko I.V. Soft Robotics in Cooperative Tasks: Current State and Development Prospects. Robotics and Technical Cybernetics, 2018, no. 1 (18), pp. 14-25.
4. Galin R.R., Mamchenko M.V., Galina S.B., Zorin V.A. Task Distribution Approach in Technological Processes Among Heterogeneous CRSS Participants Considering Their State. Control of Large-Scale Systems: Proceedings, 2024, no. 112, pp. 233-256. DOI: 10.25728/ubs.2024.112.11
5. Chikrin D.E., Smol'nikova K.R., Galiullin I.G. Safety Standards for Collaborative Robots. Measurement. Monitoring. Control, 2025, no. 1(51), pp. 20-27. DOI: 10.21685/2307-5538-2025-1-3
6. Toporin A.A. Collision Avoidance System Between Human and Cobot in the Production Collaborative Assembly Cell. Mechatronics, Automation and Robotics, 2023, no. 11, pp. 50-57. DOI: 10.26160/2541-8637-2023-11-50-57
7. Amosov O.S., Amosova S.G. Neural Network Prediction of Human Position Based on Continuous Video Stream in Human-Cobot Collaboration. Sensors and Systems, 2023, no. 2 (267), pp. 59-64. DOI: 10.25728/datsys.2023.2.10
8. Chikrin D.E., Smol'nikova K.R. Major Risks and Their Mitigation in Human-Cobot Systems Using Artificial Intelligence Technologies. Extreme Robotics, 2024, no. 1 (34), pp. 295-300.
9. Zhou Xinyi, Tan Jie, Wen Renjie. Safety Analysis and Design of Human-Robot Collaboration Systems. Original Research, 2025, vol. 15, no. 2, pp. 128-133.
10. Grabar D.M., Ivanov Yu.S. Hybrid Approach to Recognizing Human-Operator Actions in Collaborative Robotic Environments Using Large Language Models and Computer Vision. Mechatronics, Automation and Robotics, 2025, no. 15, pp. 62-64. DOI: 10.26160/2541-8637-2025-15-62-64
11. Galin R.R., Kamesheva S.B. Efficient Functioning of Collaborative Robotic Systems in a Shared Space. Bulletin of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2021, no. 1(99), pp. 5-14. DOI: 10.35330/1991-6639-2021-1-99-5-14
12. Shorikov A.F. Adaptive Minimax Control Algorithm for Pursuit-Evasion Process in Discrete Dynamic Systems with Multiple Pursuers. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Theory and Control Systems, 2005, no. 5, pp. 96-112.
13. Zoloduev A.Yu., Sokolov B.M. Adaptive Continuous Pursuit Problem. Proceedings 12th All-Russian Conference on Control Problems, 2014, no. 2052, 7 p.
14. Dubanov A.A. Modeling of Pursuit and Parallel Convergence Methods in Pursuit Problems: Monograph. Moscow, RIOR, 2021. DOI: 10.29039/02071-5.
15. Kuka Robotics Project Book. Version 6.5. Kuka Robotics Corporation. Available at: https://www.kuka.com/-/media/kuka-corporate/documents/ir/reports-and-presentations/en/annual-report/annual-report_2021_new.pdf (accessed on 20.02.2025)
16. Basharin A.V., Novikov V.A., Sokolovskii G.G. Upravlenie elektoprivodami [Control of Electric Drives]. Leningrad, Energoizdat, 1982. (in Russian)
17. Kazmirenko V.F., Baranov M.V., Ilyukhin Yu.V. Avtomatizirovannoe proektirovanie sledyashchikh privodov i ikh elementov [Computer-Aided Design of Servo Drives and Their Components]. Moscow, Energoatomizdat, 1984. (in Russian)