Постановка задачи гетерогенного группового взаимодействия роботов при решении задач умного сада
Автор: Мещеряков Роман Валерьевич, Широков Александр Сергеевич
Рубрика: Математика
Статья в выпуске: 2 т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена задача гетерогенного группового взаимодействия различных робототехнических комплексов воздушного и наземного базирования. Предложена концептуальная модель распределения задач между функционально разными робототехническими комплексами, предложена соответствующая математическая формулировка задачи с итоговым функционалом по критерию эффективности, которая сводится к поиску вариантов, удовлетворяющих функциональным критериям. Окончательное решение о структуре и функциях группировки робототехнических комплексов принимается с учетом функции затрат всего жизненного цикла обработки умного сада. Подчеркивается важность автоматизации и интеллектуализации процессов обработки умного сада, сбора урожая и сокращения времени на выполнение технологических операций, которым посвящены исследования передовых отечественных коллективов. Обсуждаются первичные данные для определения количества и функций робототехнических комплексов для решения комплексной задачи обработки умного сада. Проведены вычислительные эксперименты и собраны типовые сценарии применения робототехнических комплексов воздушного базирования и различных по функционалу роботов наземного базирования: транспортеры, сборщики, обработчики и другие. Дальнейшие исследования будут направлены на разработку частных алгоритмических решений для конкретных образцов робототехнических комплексов и экспериментальные исследования на базе полигонов с последующей коррекцией разработанных математических моделей для разных типов умного сада и проработкой технологических карт для типизации выбранных сценариев поведения гетерогенной группы робототехнических комплексов.
Системный анализ, робототехника, умный сад, робототехнический комплекс, беспилотный летательный аппарат, технологии искусственного интеллекта
Короткий адрес: https://sciup.org/147243213
IDR: 147243213 | УДК: 639.3 | DOI: 10.14529/mmph240204
Setting the task of heterogeneous group interaction of robots in solving smart garden tasks
The article considers the problem of heterogeneous group interaction of various robotic air and ground-based complexes. It proposes a conceptual model of the distribution of tasks between functionally different robotic complexes, and an appropriate mathematical formulation of the problem with the final functional according to the efficiency criterion, which boils down to the search for options that meet functional criteria. The presented final decision on the structure and functions of the grouping of robotic complexes takes into account the cost function of the entire life cycle of smart garden processing. The paper emphasizes the importance of automation and intellectualization during processing a smart garden, harvesting and reducing the time to perform technological operations, which are devoted to the research of advanced domestic. It discusses the primary data to determine the number and functionality of robotic complexes for solving the complex task of developing a smart garden. The paper highlights the computational experiments and collects typical scenarios for the use of air-based robotic complexes and ground-based robots of various functionality: transporters, collectors, handlers and others. Further research will be aimed at developing specific algorithmic solutions for specific samples of robotic complexes and experimental studies based on polygons, followed by the correction of developed mathematical models for different types of smart gardens and elaboration of technological maps to typify selected behavior scenarios of a heterogeneous group of robotic complexes.
Список литературы Постановка задачи гетерогенного группового взаимодействия роботов при решении задач умного сада
- Bechar, A. Agricultural robots for field operations: Concepts and components / A. Bechar, C. Vigneault // Biosystems Engineering. – 2016. – Vol. 149. – P. 94–111.
- Design and implementation of an aided fruitharvesting robot (Agribot) / R. Ceres, J. Pons, A. Jimenez et al. // Industrial Robot. – 1998. – Vol. 25, no. 5. – P. 337–346.
- Шевченко, А.В. Обзор состояния мирового рынка робототехники для сельского хозяйства. Ч. 1. Беспилотная агротехника / А.В. Шевченко, Р.В. Мещеряков, А.Н. Мигачев // Проблемы управления. – 2019. – № 5. – С. 3–18.
- Шевченко, А.В. Обзор состояния мирового рынка робототехники для сельского хозяйства. Ч. 2. Беспилотные летательные аппараты и роботизированные фермы / А.В. Шевченко, Р.В. Мещеряков, А.Н. Мигачев // Проблемы управления. – 2019. – № 6. – С. 3–10.
- Ронжин, А.Л. Математические модели и средства многомодального взаимодействия с робототехническими и киберфизическими системами / А.Л. Ронжин, М.М. Бизин, С.В. Соленый // Математические методы в технике и технологиях – ММТТ. – 2016. – № 8(90). – С. 107–111.
- Кузнецова, А.А. Применение сверточных нейронных сетей для обнаружения плодов роботами для сбора урожая / А.А. Кузнецова, Т.В. Малеева, В.И. Соловьев // Международный сельскохозяйственный журнал. – 2020. – Том 63, № 5 (377). – С. 39–41.
- Робототехнические системы в агропроизводстве / Д.С. Стребков, В.А. Королев, С.А. Воротников, В.А. Польский // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. – 2014. – № 3 (31). – С. 68–71.
- Зобнин А. Н. Агророботы в сельском хозяйстве // Академическая публицистика. – 2018. – № 5. – С. 85–87.
- Широков А.С. К вопросу об использовании робототехнического комплекса для сбора урожая плодовых деревьев / А.С. Широков // Труды III Международной научно-практическая конференция «Цифровизация агропромышленного комплекса», 25–27 октября 2022 г., г. Тамбов. – Тамбов: Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ». – 2022. – Т. 1. – С. 342–344.
- Chueshev, A. Cloud Robotic Platform on Basis of Fog Computing Approach / A. Chueshev, O. Melekhova, R. Meshcheryakov // Interactive Collaborative Robotics. ICR 2018. Lecture Notes in Computer Science. – Springer, Cham., 2018. – Vol. 11097. – С. 34–43.
- Multi-agent Algorithms for Building Semantic Representations of Spatial Information in a Framework of Neurocognitive Architecture / Z. Nagoev, O. Nagoeva, I. Gurtueva, V. Denisenko // Ad-vances in Intelligent Systems and Computing. – 2020. – Vol. 948. – P. 379–386.
- Nagoev, Z. Multi-Agent Neurocognitive Models of Semantics of Spatial Localization of Events / Z. Nagoev, O. Nagoeva, I. Gurtueva // Cognitive Systems Research. – 2020. – Vol. 59. – P. 91–102.
- Нагоев, З.В. Извлечение знаний из многомодальных потоков неструктурированных данных на основе самоорганизации мультиагентной когнитивной архитектуры мобильного робота / З.В. Нагоев, О.В. Нагоева // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. – 2015. – № 6-2 (68). – С. 145–152.
- Автономный синтез пространственных онтологий в системе принятия решений мобильного робота на основе самоорганизации мультиагентной нейрокогнитивной архитектуры / З.В. Нагоев, К.Ч. Бжихатлов, И.А. Пшенокова и др. // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. – 2020. – № 6 (98). – С. 68–79.
