Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

Взаимодействие человека и робота в коллаборативных робототехнических системах

https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-4-180-199

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования заключается в поиске разрешимых постановок задач повышения эффективности коллаборативного взаимодействия людей и роботов в эргатических робототехнических системах, или, по-другому, в коллаборативных робототехнических системах.
Методы. Для достижения поставленной цели проведён комплексный анализ работ, опубликованных в высокорейтинговых рецензируемых научных изданиях с открытым доступом. В § 1 приведены основные термины и понятия коллаборативной робототехники и обсуждается их текущее понимание в исследовательском сообществе. Описана структура рабочих пространств в зоне взаимодействия человека и робота, перечислены критерии отнесения робота к классу коллаборативных. В § 2 описаны критерии безопасного взаимодействия человека и робота в едином рабочем пространстве. В § 3 обсуждаются различные основания классификаций взаимодействий человека и робота в коллаборативных РТС.
Результаты. Значительная часть опубликованных работ по коллаборативной робототехнике посвящена организации безопасного взаимодействия человека и робота, а вопросам повышения эффективности такого взаимодействия пока уделяется значительно меньше внимания. Весьма актуальной задачей в проблеме повышения эффективности коллаборативных робототехнических систем является идентификация задач, аналогичные которым уже решались в других предметных областях – в частности, в области управления организационными системами. В § 4 обоснована возможность использования термина «команда» для коллаборативных роботов в коллаборативной РТС. В § 5 предложена формальная постановка задачи оптимального распределения работ в команде коллаборативных роботов, аналогичная задаче формирования неоднородной команды в теории управления организационными системами.
Заключение. Предложенная постановка задачи оптимального распределения работ в команде коллаборативных роботов показывает возможность использования для управления коллаборативными робототехническими системами с целью повышения эффективности взаимодействия людей и роботов результатов, полученных в рамках группы математических моделей формирования и функционирования команд. Представляется перспективным продолжить поиск в направлении адаптации моделей и механизмов управления теории управления организационными системами и методологии комплексной деятельности.

Об авторах

Р. Р. Галин
Лаборатория киберфизических систем, Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Россия

Галин Ринат Романович, научный сотрудник лаборатории киберфизических систем

ул. Профсоюзная 65, г. Москва 117997



В. В. Серебренный
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Россия

Серебренный Владимир Владимирович, кандидат техических наук, заведующий кафедрой СМ-7 «Робототехнические системы и мехатроника»

ул. 2-я Бауманская 5, стр. 1, г. Москва 105005



Г. К. Тевяшов
Лаборатория киберфизических систем, Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Россия

Тевяшов Глеб Константинович, аспирант, младший научный сотрудник лаборатории киберфизических систем

ул. Профсоюзная 65, г. Москва 117997



А. А. Широкий
Лаборатория киберфизических систем, Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Россия

Широкий Александр Александрович, кандадат физико-математически наук, старший научный сотрудник лаборатории киберфизических систем

ул. Профсоюзная 65, г. Москва 117997



Список литературы

1. Galin R., Meshcheryakov R. Review on Human–Robot Interaction During Collaboration in a Shared Workspace. In: Ronzhin A., Rigoll G., Meshcheryakov R. (eds) Interactive Collaborative Robotics // ICR 2019. Lecture Notes in Computer Science. 2019. Vol 11659. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-26118-4_7.

2. Ермишин К.В., Ющенко А.С. Коллаборативные мобильные роботы – новый этап развития сервисной робототехники // Робототехника и техническая кибернетика. 2016. №3(12). С. 3-9.

3. Galin R., Meshcheryakov R. Collaborative Robots: Development of Robotic Perception System, Safety Issues, and Integration of AI to Imitate Human Behavior. In: Ronzhin A., Shishlakov V. (eds) // Proceedings of 15th International Conference on Electromechanics and Robotics "Zavalishin's Readings". Smart Innovation, Systems and Technologies, 2020. Vol 187. Springer, Singapore. DOI: 10.1007/978-981-15-5580-0_14.

4. Robot or cobot: The five key differences. Hannover Messe, 18 October 2016. [Электронный ресурс]. URL: http://www.hannovermesse.de/en/news/robot-or-cobot-the-fivekey-differences.xhtml. (Дата обращения 20.10.2020).

5. Mihelj M., et al. (2018). Collaborative Robots. Robotics. P. 173–187. DOI:10.1007/978-3-319-72911-4_12.

6. Sycara K., Pannu A., Williamson M. Distributed Intelligent Agents // IEEE Expert: Intelligent Systems and Their Applications. 1996. Vol. 11. № 6. P. 36–46.

7. Franklin C. S. et al. Collaborative robotics: New era of human–robot cooperation in the workplace // Journal of Safety Research. 2020. Vol. 73. Р. 1-8. Elsevier Ltd., Amsterdam, Netherlands.

8. Konz S. Work design: industrial ergonomics. Third Edition. Scottsdale, Arizona: Publishing Horizons, Inc., 1990.

9. Paluch S., Wirtz J., Kunz W.H. Service Robots and the Future of Services. In: Bruhn M., Burmann C., Kirchgeorg M. (eds) Marketing Weiterdenken. Springer Gabler, Wiesbaden. 2020. DOI: 10.1007/978-3-658-31563-4_21.

10. Конюховская А., Цыпленкова В. Рынок робототехники: угрозы и возможности для России. М., 2020.

11. Matúšová M., Bučányová M., Hrušková E. The future of industry with collaborative robots // MATEC Web of Conferences. Vol. 299. Р. 1-6. EDP Sciences, Les Ulis, France (2019).

12. Knudsen M., Kaivo-oja J. Collaborative Robots: Frontiers of Current Literature. In: Taşkın, H., Erden, C., Uygun, Ö. (eds.) // Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications. 2020. Vol. 3(2). Р. 13-20. Harun Taşkın, Turkey.

13. Michalos G., et al. Design Considerations for Safe Human-robot Collaborative Workplaces // Procedia CIRP. 2015. №37. Р. 248–253. DOI: 10.1016/j.procir.2015.08.014.

14. Survey on human–robot collaboration in industrial settings: Safety, intuitive interfaces and applications / V. Villani, F. Pini, F. Leali, C. Secchi // Mechatronics 55. 2018. Р. 248–266. DOI: 10.1016/j.mechatronics.2018.02.009.

15. Galin R.R., Meshcheryakov R.V. Human-Robot Interaction Efficiency and HumanRobot Collaboration. In: Kravets A. (eds) Robotics: Industry 4.0 Issues & New Intelligent Control Paradigms. Studies in Systems, Decision and Control, 2020. Vol 272. Springer, Cham.

16. Lasota P., Shah J. Analyzing the effects of human-aware motion planning on closeproximity human-robot collaboration // Human Factors. 2015. №57(1). Р. 21-33.

17. Schmidtler A., et al. Human Centered Assistance Applications for the working environment of the future // Occupational Ergonomics. 2015. № 12(3). Р. 83-95.

18. Hoffman G. Evaluating Fluency in Human–Robot Collaboration // IEEE Transactions on Human-Machine Systems. 2019. Р. 1–10. DOI:10.1109/THMS.2019.2904558.

19. Holly A., Yanko Jill, D. Classifying human-robot interaction: an updated taxonomy // IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics. 2004. Р. 2841-2846.

20. Scholtz J. Theory and Evaluation of Human Robot Interactions.” Hawaii International Conference on System Science 36 (HICSS 36). Hawaii, January 2003.

21. Huttenrauch H., Eklundb K. S. Investigating socially interactive robots that give the right cues and make their presence felt // Proceedings of the CHI 2004 Workshop on Shaping Human-Robot Interaction, 2004. Р 17 - 20.

22. Ellis C. A., Gibbs S. J., Rein G. L. Groupware: some issues and experiences” // Communicafions of the ACM. 1991. № 34(1). Р. 39 - 58.

23. Goodrich M. A., Crandall J. W., Stimpson J.L. Neglect tolerant teaming: issues and dilemmas // Proceedings of the 2003 AAAI Spring Symposium on Human Interaction with Autonomous Systems in Complex Environments. 2003.

24. Wang X. V., et al. Human–robot collaborative assembly in cyber-physical production: Classification framework and implementation // CIRP Annals. 2017. № 66(1). Р. 5–8. DOI: 10.1016/j.cirp.2017.04.101.

25. Wooldridge, M., Jennings, N. Agent Theories, Architectures and Languages: a Survey // Intelligent Agents: ECAI-94 Workshop on Agent Theories, Architectures and Languages (Amsterdam, The Netherlands, August 8-9, 1994)/ Ed. by M.Wooldridge, N.Jennings. Berlin: Springer Verlag, 1995. P.1-22.

26. Wooldridge M., Jennings N. Intelligent Agents: Theory and Practice // The Knowledge Engineering Review. 1995. Vol.10, №2. P.115-152.

27. Тимофеев А.В. Мультиагентное и интеллектуальное управление сложными робототехническими системами // Теоретические основы и прикладные задачи интеллектуальных информационных технологий. СПб.: СПИИ РАН, 1999. С. 71-81.

28. Multi-agent Robotic Sys-tems in Collaborative Robotics. In: Ronzhin A., Rigoll G., Meshcheryakov R. (eds) / S. Vorotnikov, K. Ermishin, A. Nazarova, A. Yuschenko // Interactive Collaborative Robotics. ICR 2018. Lecture Notes in Computer Science, 2001. Vol 11097. Springer, Cham.

29. Гайдук А.Р., Каляев И.А., Капустян С.Г. Управление коллективом интеллектуальных объектов на основе стайных принципов // Вестник ЮНЦ РАН. 2005. Т. 1, вып. 2. С. 20-27.

30. Beer M. Organization Change and Development: A System View. London: ScottGlenview: Foresman & Co, 1980.

31. Новиков Д.А. Математические модели формирования и функционирования команд. М.: Изд-во физико-математической литературы. 2008. 184 с.

32. Бронштейн М. Управление командами для «чайников». М.: Вильямс, 2004.

33. Осипов О.Ю., Мещеряков Р.В., Шепеленко М.Г. Проектирование цифровых моделей элементов электромашинной части электромехатронных модулей робототехнических систем // Экстремальная робототехника. 2017. № 1. С. 160-164.

34. Консон Ю.А., Ронжин А.Л. Оптимизация производства для современной работы робота и человека. // Современные информационные технологии. Теория и практика. Чита: ЧГУ, 2017. С. 23-29.

35. Городецкий В.И. Теория, модели, инфраструктуры и языки спецификации командного поведения автономных агентов. Обзор (Часть 2) // Искусственный интеллект и принятие решений. 2011. №3. С. 34–47.


Для цитирования:


Галин Р.Р., Серебренный В.В., Тевяшов Г.К., Широкий А.А. Взаимодействие человека и робота в коллаборативных робототехнических системах. Известия Юго-Западного государственного университета. 2020;24(4):180-199. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-4-180-199

For citation:


Galin R.R., Serebrennyj V.V., Tevyashov G.K., Shiroky A.A. Human-robot Interaction in Collaborative Robotic Systems. Proceedings of the Southwest State University. 2020;24(4):180-199. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-4-180-199

Просмотров: 196


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)