Планирование траекторного движения робототехнической системы в динамической среде

В данной работе рассматривается решение задачи планирования траекторного движения робототехнической системы в динамически изменяющейся среде. Актуальность решения задачи связана с тем, что робототехнические системы все чаще привлекаются для выполнения сложных миссий в труднодоступных, опасных или априори неизвестных средах. Динамические меняющиеся условия существенным образом усложняют выполнение задач планирования и реализации траекторного движения, а для их решения привлекаются исследователи из различных областей, включая математиков, специалистов по искусственному интеллекту, инженеров и др. Выполненный аналитический обзор показал, что, несмотря на достигнутые современные достижения, не до конца исследованы вопросы моделирования сложных задач в реальных средах, например, с динамическими препятствиями и ветровой нагрузкой; а также необходимо при их решении учитывать реальные математические модели робототехнических систем. В настоящей работе для решения задачи динамического планирования предлагается использование метода потенциальных полей, который может быть использован на робототехнических системах, обладающих ограниченными вычислительными ресурсами за счёт простоты реализации. Применение данного метода в сочетании с методами интеллектуального управления может быть рассмотрено в качестве подхода для решения траекторных задач в условиях необходимости принятия оперативных действий. В экспериментальной части проводится моделирование траекторного движения робототехнической системы в сложных условиях, которое показало перспективность предложенного подхода.

Planning of the trajectory movement of a robotic system in a dynamic environment

In this paper, the solution of the problem of planning the trajectory movement of a robotic system in a dynamically changing environment is considered. The urgency of solving the problem is due to the fact that robotic systems are increasingly being used to perform complex missions in hard-to-reach, dangerous or a priori unknown environments. Dynamic changing conditions significantly complicate the tasks of planning and implementing trajectory movement, and researchers from various fields are involved in their solution, including mathematicians, artificial intelligence specialists, engineers, etc. The performed analytical review showed that, despite the modern achievements achieved, the issues of modeling complex tasks in real environments, for example, with dynamic obstacles and wind load, have not been fully investigated; and it is also necessary to take into account real mathematical models of robotic systems when solving them. In this paper, to solve the problem of dynamic planning, it is proposed to use the method of potential fields, which can be used on robotic systems with limited computing resources due to the simplicity of implementation. The application of this method in combination with the methods of intelligent control can be considered as an approach to solving trajectory problems in the conditions of the need to take operational actions. In the experimental part, modeling of the trajectory movement of a robotic system in difficult conditions is carried out, which showed the prospects of the proposed approach.