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. Старовойтова, О.В. Внедрение коллаборативных роботов (коботов) на производстве: перспективы и вызовы / О.В. Старовойтова, Я.С. Исламгереева, Ф.Х. Дзамихова // Экономика и управление: проблемы, решения. - 2024. - Т. 8, № 12(153). - С. 3-11.
2. Акопян, А.А. Применение коллаборативных роботов в различных отраслях производства / А.А. Акопян, Н.В. Дмитриев // Мехатроника, автоматика и робототехника. - 2023. - № 11. - С. 43-46.
3. Спасский, Б.А. Мягкая робототехника в кооперативных задачах: состояние и перспективы развития / Б.А. Спасский, В.В. Титов, И.В. Шардыко // Робототехника и техническая кибернетика. - 2018. - № 1(18). - С. 14-25.
4. Галин, Р.Р. Подход к распределению задач технологического процесса среди неоднородных участников КРТС с учетом их состояния / Р.Р. Галин, М.В. Мамченко, С.Б. Галина, В.А. Зорин // Управление большими системами: сборник трудов. - 2024. - № 112. - С. 233-256.
5. Чикрин, Д.Е. Стандарты безопасности для коллаборативных роботов / Д.Е. Чикрин, К.Р. Смольникова, И.Г. Галиуллин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2025. - № 1(51). - С. 20-27.
6. Топорин, А.А. Система предотвращения столкновений человека и кобота в процессе работы производственной коллаборативной ячейки сборки / А.А. Топорин // Мехатроника, автоматика и робототехника. - 2023. - № 11. - С. 50-57.
7. Амосов, О.С. Нейросетевое прогнозирование положения человека по непрерывному видеопотоку при совместной работе человека и кобота / О.С. Амосов, С.Г. Амосова // Датчики и системы. - 2023. - № 2(267). - С. 59-64.
8. Чикрин, Д.Е. Основные риски и способы их минимизации в системе "кобот-человек" посредством использования технологий искусственного интеллекта / Д.Е. Чикрин, К.Р. Смольникова // Экстремальная робототехника. - 2024. - № 1(34). - С. 295-300.
9. Синьи Чжоу. Анализ безопасности и проектирование систем совместной работы робота и человека / Чжоу Синьи, Тан Цзе, Вэнь Жэньцзе // Оригинальные исследования. - 2025. - Т. 15, № 2. - С. 128-133.
10. Грабарь, Д.М. Гибридный подход к распознаванию действий человека-оператора в коллаборативных роботизированных средах с использованием больших языковых моделей и компьютерного зрения / Д.М. Грабарь, Ю.С. Иванов // Мехатроника, автоматика и робототехника. - 2025. - № 15. - С. 62-64.
11. Галин, Р.Р. Эффективное функционирование коллаборативной робототехнической системы в едином пространстве / Р.Р. Галин, С.Б. Камешева // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. - 2021. - № 1(99). - С. 5-14.
12. Шориков, А.Ф. Алгоритм адаптивного минимаксного управления процессом преследования-уклонения в дискретных динамических системах с несколькими преследованиями / А.Ф. Шориков // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. - 2005. - № 5. - С. 96-112.
13. Золодуев, А.Ю. Адаптивная непрерывная задача преследования / А.Ю. Золодуев, Б.М. Соколов // Труды 12-го Всероссийского совещания по проблемам управления (ВСПУ-2014). - 2014. - № 2052. - 7 с.
14. Дубанов, А.А. Моделирование методов погони и параллельного сближения в задачах преследования: монография / А.А. Дубанов. - М.: РИОР, 2021.
15. Kuka Robotics Project Book. Version 6.5. Kuka Robotics Corporation. - URL: https://www.kuka.com/-/media/kuka-corporate/documents/ir/reports-and-presentations/en/annual-report/annual-report_2021_new.pdf (дата обращения 20.02.2025)
16. Башарин, А.В. Управление электроприводами / А.В. Башарин, В.А. Новиков, Г.Г. Соколовский. - Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1982.
17. Казмиренко, В.Ф. Автоматизированное проектирование следящих приводов и их элементов / В.Ф. Казмиренко, М.В. Баранов, Ю.В. Илюхин. - М.: Энергоатомиздат, 1984.