Заключение организации (Модели, алгоритмы и программное обеспечение многоагентных робототехнических систем)

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯОдна из главных перспектив применения автономных роботов различногоназначениясопряженасконцепциейпостроениямногоагентныхробототехнических систем (МАРС), предполагающей не только объединениефункциональных возможностей и ресурсов робототехнических агентов, но иорганизацию их взаимодействия в целях существенного повышенияэффективности решения требуемых прикладных задач.Проблематика МАРС актуальна для широкого круга прикладныхобластей, включая военное дело и специальные операции, поисковоспасательные и ремонтно-восстановительные работы, промышленноепроизводство и гражданское строительство, сельское и коммунальноехозяйство, освоение космического пространства, глубоководные изыскания, ит.д.Специфика организации совместной работы роботов в составемногоагентной системы предъявляет расширенные требования к ихинтеллектуальным, функциональным и коммуникативным возможностям.Анализ этих требований, а также разработка соответствующих моделей иалгоритмов группового управления, формирования и распределения заданий,планирования поведения, обработки и обобщения разнородной сенсорной икомандной информации представляет значительный интерес для созданияперспективных образцов как интеллектуальных автономных роботов, так имногоагентных систем, организуемых на их основе.НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫПо итогам выполнения диссертационной работы получены следующиеновые в научно-теоретическом плане результаты:- концепция построения МАРС и человеко-машинного интерфейса в ихсоставе;- модели и алгоритмы планирования заданий в составе МАРС, основанныена развитии технологии конечных автоматов;- алгоритмы распределения заданий в составе МАРС с учетом имеющихсяресурсов на основе формирования многокритериальных оценок;- алгоритмы оценки необходимого численного состава МАРС;2- теоретические обоснования и экспериментальные подтвержденияперспектив и возможностей повышения эффективности МАРС за счет развитияадаптивных свойств автономных роботов.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫПрактическаяценностьработыопределяетсясовокупностьюразработанного алгоритмического и программного обеспечения длямоделирования МАРС и группового управления автономными роботами,включая:программно-алгоритмическоеобеспечениеавтономногоробототехнического агента;- программно-алгоритмическое обеспечение планирования действий ираспределения заданий в МАРС;- программно-алгоритмическое обеспечение человеко-машинногоинтерфейса для МАРС различных типов и назначения;- программно-алгоритмическое обеспечение для моделированиямногоагентных робототехнических систем;- программно-алгоритмическое обеспечение системы визуальнойнавигации для робототехнических агентов в составе МАРС.Результаты диссертационной работы использованы в двух НИР,проводившихся на кафедре проблем управления МИРЭА:1.

НИР «Исследование и разработка принципов построения, моделей иалгоритмов интеллектуальных систем управления перспективными образцаминового поколения транспортных средств» № 14.B37.21.0118 в рамкахфедеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадрыинновационной России» Минобрнауки РФ (2012 – 2013 г.г.)2. НИР № 994 «Методы и алгоритмы управления роботами и другимитипами сложных динамических объектов с интеллектуальными обратнымисвязями» в рамках базовой части государственного задания в сфере научнойдеятельности по заданию № 2014/112 за 2014 год (2013 г.

– настоящее время).Ряд полученных в ходе диссертационного исследования результатоввнедрен в учебный процесс кафедры проблем управления МИРЭА, а именно:1. Учебно-исследовательский комплекс на базе LEGO MINDSTORMSNXT 2.0 для лабораторного практикума по исследованию методов и алгоритмовгруппового управления роботами в составе многоагентных группировок при3изучении курсов «Основы интеллектуального управления» и «Управлениеинтеллектуальными роботами и робототехническими системами» в рамкахподготовки бакалавров по направлению 05.03.06 «Мехатроника иробототехника с профилем «Автономные роботы».2. Конспект лекций по разделу «Интеллектуальные обратные связи всистемах управления автономными роботами» для курса «Управлениеинтеллектуальными роботами и робототехническими системами» в видеучебного пособия (в электронной версии) «Методы и алгоритмы управленияроботами и другими типами сложных динамических объектов синтеллектуальными обратными связями для подготовки бакалавров понаправлению 05.03.06 «Мехатроника и робототехника с профилем«Автономные роботы».3.Учебно-исследовательскийкомплекс«Многоагентнаяробототехническая система на базе роботов KUKA youBot» для проведениянаучно-исследовательских работ магистров, проходящих подготовку понаправлениям 15.04.06 «Мехатроника и робототехника» и 27.04.04 Управлениев технических системах».ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВДостоверность полученных результатов подтверждается корректнымиспользованием математического аппарата, обоснованностью теоретическихвыкладок, а также данными экспериментальных исследований покомпьютерному моделированию МАРС и групповому управлению реальнымиобразцами автономных роботов на базе платформ KUKA youBot, входящих всостав научно-исследовательской лаборатории МИРЭА.АПРОБАЦИЯ РАБОТЫОсновные результаты работы докладывались и получили положительнуюоценку на научно-технических конференциях:ДевятаяВсероссийскаянаучно-практическаяконференция«Перспективные системы и задачи управления» (п.

Красная Поляна, 7 – 11апреля, 2014 г.);- XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014(Москва, 16 – 19 июня 2014 г.);- Пятая научно-техническая конференция молодых ученых испециалистов (Москва, 25-27 сентября 2014 г.);4- Международная научно-техническая конференция «Экстремальнаяробототехника» (Санкт-Петербург, 8 – 9 октября 2015 г.).ПОЛНОТА ИЗЛОЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ДИССЕРТАЦИИ ВПУБЛИКАЦИЯХ:Основное содержание работы отражено в 14 публикациях, из них 8 статейопубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК РФ [1, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 13],1 статья опубликована в рецензируемом зарубежном издании [14]. Порезультатам диссертационного исследования также получено 2 свидетельства огосударственной регистрации программы для ЭВМ [15, 16].1.Диане С.А.К. Распознавание и генерация образов в нейронной сетис иерархической связностью // Нейрокомпьютеры: разработка, применение.

М.:Радиотехника, 2014. №1. С. 47–57.2.Диане С.А.К. Адаптация поведения мобильного робота на основеанализа закономерностей внешней среды // Актуальные вопросы развитиясистем и средств воздушно-космической обороны. Сборник докладов Пятойнаучно-технической конференции молодых ученых и специалистов.

М.: ОАО«ГСКБ «Алмаз-Антей», 2014. 744 с., ил. С. 587–592.3.Лохин В.М., Манько С.В., Александрова Р.И., Диане С.А.К., ПанинА.С. Механизмы интеллектуальных обратных связей, обработки знаний исамообучения в системах управления автономными роботами имультиагентными робототехническими группировками // Мехатроника,автоматизация, управление. 2015. №8. Т. 16. С. 545–555.4.Лохин В.М., Манько С.В., Александрова Р.И., Диане С.А.К., ПанинА.С. Принципы построения модели среды в интеллектуальных системахуправления автономными роботами и мультиагентными робототехническимигруппировками) // Материалы 8-й Всероссийской мультиконференции попроблемам управления: В 3 т.

Ростов-на-Дону: Издательство Южногофедерального университета, 2015. Т. 2: 270 с. С. 177–181.5.Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П., Диане С.А.К.Перспективы применения, принципы построения и проблемы разработкимультиагентных робототехнических систем // XII Всероссийское совещание попроблемам управления ВСПУ-214. Москва, 16–19 июня 2014 г.: труды.

М.:Институт проблем управления им А.А. Трапезникова РАН. 2014. 9616 с. С.3810–3821.56.Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П., Диане С.А.К. Способыпредставления знаний и особенности функционирования мультиагентныхробототехнических систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014.№1. С.

36–39.7.Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П., Трипольский П.Э., ДианеС.А.К., Карпов С.А. Модели и алгоритм оценки численности составамультиагентных робототехнических систем // Мехатроника, автоматизация,управление. М.: Новые технологии, 2014. №3. С. 20–23.8.Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П., КрюченковЕ.Н., Кучерский Р.В., Диане С.А.К.

Мультиагентные робототехническиесистемы: примеры и перспективы применения // Мехатроника, автоматизация,управление. М.: Новые технологии, 2012. №2. С. 22–32.9.Манько С.В., Александрова Р.И., Диане С.А.К. Человеко-машинныйинтерфейс для мультиагентных робототехнических систем // Известия ЮФУ.Технические науки. 2014. №3. С. 183–193.10.

Манько С.В., Диане С.А.К. Перспективы создания и путиразработки автономного электромобиля для городских условий на основекомплексного применения интеллектуальных технологий управления //Мехатроника, автоматизация, управление. М.: Новые технологии, 2013. №12. С.46–52.11. Манько С.В., Диане С.А.К., Новосельский А.К.

Макетный образецмногоагентной робототехнической системы на базе платформы KUKA youBot// Экстремальная робототехника. Труды международной научно-техническойконференции. СПб: Изд-во «Политехника-сервис», 2015. 376 с. С. 210–214.12. Манько С.В., Диане С.А.К., Панин А.С. Интеллектуальныеобратные связи для реализации режимов самообучения систем управленияавтономными роботами // XII Всероссийское совещание по проблемамуправления ВСПУ-214. Москва, 16–19 июня 2014 г.: труды.