Статья

Название статьи УПРАВЛЕНИЕ ГРУППИРОВКАМИ КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ В СРЕДЕ ОБЛАЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Автор В.С. Заборовский, В.А. Мулюха, А.А. Лукашин, А.С. Ильяшенко
Рубрика РАЗДЕЛ I. ГРУППОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ РОБОТАМИ
Месяц, год 10, 2015
Индекс УДК 004.75
DOI
Аннотация Целью работы является создание платформы управления группировками роботов, основанной на комбинации принципов функционирования мультиагентных систем (автономность, ограниченность представления, децентрализация) с возможностями сервисов, предоставляемых технологиями облачных вычислений. Группировка роботов представляется с использованием алгебраического подхода в виде носителя конечного множества операций и сигнатур. Приведена схема контура управления киберфизическими объектами с использованием обзорной видеокамеры, используемого для решения задачи позиционирования. Для определения ориентации роботов в пространстве используется подход на основе специализированных маркеров, описание которых также приводится в работе. Рассмотрен подход к организации процесса движения и разрешения конфликтных ситуаций для группировки роботов с использованием дискретных алгоритмов теории графов в комбинации с использованием виртуальных непрерывных «силовых полей», создающих динамические ограничения для траекторий перемещения роботов, как в группе, так и на карте в целом. В работе детально описан процесс расчета величин "силовых полей" и процесс расчета траектории передвижения киберфизических объектов. Построена и приведена многоуровневая архитектура облачной платформы управления группировками киберфизических объектов на базе системы "Пилигрим". В основе разрабатываемой платформы лежит акторный подход. Вводится понятие "аватара" как актора, функционирующего в системе и предоставляющего интерфейс для взаимодействия с соответствующим ему киберфизическим объектом. Для организации информационного взаимодействия с элементами группировки киберфизических объектов предлагается использовать модель очереди сообщений Publisher/Subscriber, позволяющую организовать гарантированную доставку сообщений с возможностью киберфизических объектов "подписываться" на сообщения. Разработанный подход позволяет перенести вычислительную нагрузку с киберфизического объекта в облачную среду исполнения, что обеспечит робота практически неограниченным набором вычислительных ресурсов, и позволяет повысить сложность решаемых для него задач.

Скачать в PDF

Ключевые слова Киберфизика; управление роботами; облачные вычисления; большие данные; групповое управление.
Библиографический список 1. Заборовский В.С., Лукашин А.А., Мулюха В.А. Платформа управления киберфизическими объектами // Открытые системы. СУБД. – 2014. – № 9. – C. 30-32.
2. Попов Э.В., Фридман Г.Р. Алгоритмические основы интеллектуальных роботов и искусственного интеллекта: монография. – М.: Наука, 1976. – 455 с.
3. Юревич Е.И. Управление роботами и робототехническими системами: учеб. для вузов. – СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. – 168 с.
4. Тимофеев A.B. Интеллектуальное и мультиагентное управление робототехническими системами // Экстремальная робототехника: Мат. XI науч.-техн. конф. – СПб.: Изд-во СП6ГТУ, 2001. – С. 9-16.
5. Wagner A.R., Arkin R.C. Internalized Plans for Communication-Sensitive Robot Team Behaviors // Proc. IEEE Inter. Conf. on Intelligent Robotics and Systems. – 2003. – P. 2480-2487.
6. Derler P., Lee E.A. and Sangiovanni-Vincentelli A. Modeling Cyber-Physical Systems // Proceedings of the IEEE (special issue on CPS), 13-28, January 2012. – No. 100 (1).
7. Капустян С.Г. Методы и алгоритмы коллективного управления роботами при их групповом применении: дис. … д-ра техн. наук: 05.02.05. – Ростов-на-Дону, 2008. – 310 с.
8. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустин С.Г. Распределенные системы планирования действий коллективов роботов. – М.: Янус-К, 2002. – 291 с.
9. Черняк Л. Интеллект роя для ИТ // Открытые системы. СУБД. – 2014. – № 2. – C. 41-43.
URL: http://www.osp.ru/os/2014/02/13040047 (дата обращения: 12.11.2015).
10. Заборовский В.С., Лукашин А.А. Высокопроизводительная защищенная облачная среда // Открытые системы. СУБД. – 2013. – № 6. – С. 10-13. URL: http://www.osp.ru/os/2013/ 06/13036845 (дата обращения: 12.11.2015).
11. Hewitt C., Bishop P., Steiger R. Proceeding IJCAI'73 Proceedings of the 3rd international joint conference on Artificial intelligence, 1973. – P. 235-245.
12. Мараховский В.Б., Розенблюм Л.Я., Яковлев А.В. Моделирование параллельных процессов. Сети Петри. Курс для системных архитекторов, программистов, системных аналитиков, проектировщиков сложных систем управления. – СПб.: Профессиональная литература, АйТи-Подготовка, 2014. – 400 с.
13. Lamprecht Gьnther. Introduction to SIMULA 67, 1983, Vieweg+Teubner Verlag, ISBN 978-3-528-13340-5, DOI 10.1007/978-3-322-89739-8. – 202 p.
14. Carl Hewitt. The repeated demise of logic programming and why it will be reincarnated What Went Wrong and Why: Lessons from AI Research and Applications. Technical Report SS-06-08. AAAI Press. March 2006.
15. Carl Hewitt. ORGs for Scalable, Robust, Privacy-Friendly Client Cloud Computing // IEEE Internet Computting. – September–October 2008. – Vol. 12, No. 5. – P. 96-99.
16. Бурдаков С.Ф., Мирошник И.В., Стельмаков Р.Э. Системы управления движением колесных роботов. – СПб.: Наука, 2001. – 227 с.
17. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Распределенные системы планирования действий коллективов роботов. – М.: Янус-К, 2002. – 292 с.
18. Luna R., Bekris K.E. Efficient and complete centralized multi-robot path planning // Intelligent Robots and Systems (IROS), 2011 IEEE/RSJ International Conference on. – IEEE, 2011. – P. 3268-3275.
19. Куприянов В.Е., Васильев А.Ю. Грубые системы управления. Синтез систем управления по выходу: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 83 с.
20. Kurochkin M., Glazunov V., Kurochkin L. and Popov S. Instrumental environment of multiprotocol cloud-oriented vehicular mesh network // In 10th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO), 2013.
21. Заборовский В.С., Мулюха В.А., Пашкин М.П., Попов С.Г. Cетецентрические алгоритмы управления для телематических сервисов толерантных к задержкам // Труды СПИИРАН. – 2013. – Вып. 8 (31). – С. 163-176.

Comments are closed.