Лаборатория робототехнических систем

Заведующий лабораторией - Филаретов Владимир Федорович, доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, Заслуженный изобретатель РФ, Заслуженный инженер РФ.

Состав лаборатории

Всего сотрудников - 7,
научных сотрудников - 5, из них:
докторов наук - 1,
кандидатов наук - 4.

История лаборатории

Лаборатория робототехнических систем была создана 1 ноября 1997 года. Заведующим лабораторией был избран доктор технических наук, профессор В.Ф. Филаретов. Основу лаборатории, в которой на первых порах был только один штатный научный сотрудник кандидат технических наук А.В. Лебедев, составили совместители ДВГТУ: доктора технических наук, профессора А.Н. Жирабок и А.Е. Шумский, кандидаты наук А.А. Дыда и В.В. Чебоксаров, а также аспиранты А.А. Кацурин и Д.А. Юхимец.
Помимо научной работы важным направлением своей деятельности лаборатория считает подготовку высококвалифицированных научных кадров для проведения фундаментальных исследований в стенах ИАПУ и ИПМТ ДВО РАН, а также для создания прикладных научно-внедренческих структур и структур научно-технического менеджмента в области комплексной автоматизации производственных процессов. Для эффективной реализации этого направления созданы базовая кафедра ДВГТУ в ИАПУ ДВО РАН "Автоматика, управление и информатика в технических системах" (2007 год) и научно-образовательный центр "Автоматизация и управление высокотехнологичными производствами" (2008 год), в состав которого кроме сотрудников лаборатории входят преподаватели профильных кафедр ДВГТУ.

Основные направления научных исследований

Создание интеллектуальных систем управления подводными роботами различного вида и назначения, способными быстро и точно перемещаться в водной среде в условиях неопределенности параметров взаимодействия с этой средой.
Разработка методов синтеза адаптивных и самонастраивающихся автоматических и полуавтоматических систем управления манипуляционными устройствами и другим автоматизированным оборудованием, позволяющим с высокой производительностью выполнять сложные и ответственные операции в условиях современного производства.

Основные результаты

Разработаны алгебраические методы обнаружения и поиска дефектов в нелинейных динамических системах. Решена задача диагностирования технических систем, описываемых нелинейными динамическими моделями, в условиях действия дестабилизирующих факторов. Предложен метод синтеза генератора невязки на основе адаптивных соотношений паритета, формируемых в реальном времени посредством обработки текущих управляющих и выходных сигналов диагностируемой системы. Предложены новые методы диагностирования дефектов в манипуляционных роботах, описываемых нелинейными динамическими моделями.
Предложены методы синтеза многоканальной адаптивной системы с переменной структурой и неидеальностью переключающего устройства для централизованного управления автономным подводным аппаратом. Разработана и исследована структура нелинейных корректирующих устройств, обеспечивающих изменение пространственной ориентации многомерной гиперповерхности переключения. Доказаны достаточные условия существования устойчивого режима скольжения при наличии существенного взаимовлияния между всеми каналами управления.
Предложена новая концепция и новый метод управления движением подводного аппарата по произвольным траекториям с помощью только одного движителя, вектор тяги которого может изменяться в пространстве относительно продольной оси этого аппарата с помощью специального сферического механизма. Разработан метод, а также системы непрерывной стабилизации и координации требуемых вращении элементов механизма поворота для точной ориентации оси тяги винта в пространстве в процессе движения аппарата по заданной траектории. Предложена оригинальная конструкция трехстепенного сферического параллельного механизма, позволяющего придать нужную пространственную ориентацию вектору тяги движителя относительно корпуса автономного подводного аппарата.
Разработан новый метод синтеза высокоточного комбинированного позиционно-силового управления электроприводами постоянного тока на основе квадратичного критерия качества. Разработан и исследован новый метод синтеза высококачественных позиционно-силовых систем управления манипуляторами, который без использования податливости механизма и многокомпонентных силомоментных датчиков позволяет обеспечивать одновременное управление и пространственным движением рабочего инструмента, и силовым воздействием на объекты работ.
Разработан универсальный программный комплекс для визуального моделирования и исследования пространственных движений подводных аппаратов различного вида и назначения. Разработан подход к моделированию пространственного движения подводного аппарата с использованием виртуальной среды, позволяющий учесть влияние распределенных характеристик окружающей среды (течений, магнитных полей и т.д.).
Разработаны методы полуавтоматического позиционного и комбинированного телеуправления многостепенными манипуляторами с помощью задающих устройств специальной конструкции. Предложены и исследованы алгоритмы работы вычислительных систем, формирующие задающие воздействия на приводы всех степеней подвижности манипуляторов.
Разработан метод автоматического формирования программных сигналов движения автономного подводного аппарата, позволяющих обеспечить движение этого аппарата по сложной пространственной траектории с максимально возможной скоростью и с отклонением от траектории не превышающим заданную допустимую величину.

Система управления подводным аппаратом

Подводный аппарат с одним поворотным движителем

Внешний вид поворотного механизма

Макет поворотного механизма

Основные публикации

Филаретов В.Ф. Cамонастраивающиеся системы управления приводами манипуляторов. - Владивосток: ДВГТУ, 2000. 304 с.
Филаретов В.Ф., Алексеев Ю.К., Лебедев А.В. Системы управления подводными роботами // - М.: Круглый год, 2001. 288 с.
Filaretov V.F., Vucobratovic M., Zhirabok A.N. Parity Relation Approach to Fault Diagnosis in Manipulation Robots // Int. Journal. Mechatronics, Pergamon Press. 2003. V.13, pp. 141-142.
Cavallo E., Michelini R., Filaretov V.F. Conceptual design of an AUV equipped with a three degrees of freedom vectored thruster // Int. Journal. Intelligent and Robotic Systems. 2004. V. 39, pp. 365 - 391.
Филаретов В.Ф., Лебедев А.В., Юхимец Д.А. Устройства и системы управления подводных роботов. - М.: Наука, 2005. 270 c.
Филаретов В.Ф., Бобков В.А., Юхимец Д.А., Мельман С.В., Борисов Ю.С. Программный комплекс моделирования пространственного движения автономного подводного аппарата // Меатроника, автоматизация, управление. № 1. 2007. - С. 8-13.
Филаретов В.Ф., Кацурин А.А. Метод полуавтоматического позиционного управления манипулятором с помощью телекамеры, изменяющей пространственную ориентацию своей оптической оси // Мехатроника, автоматизация, управление. № 9, 2008. С. 15-22.
Филаретов В.Ф., Зуев А.В. Особенности создания комбинированных позиционно-силовых систем управления манипуляторами // Изв. РАН. Теория и системы управления. №1. 2009. С. 154-162.
Лебедев А.В., Филаретов В.Ф. Система с переменной структурой для централизованного управления движением автономного подводного аппарата // Мехатроника, автоматизация, управление. №4. 2009. С.73-78.
Филаретов В.Ф., Юхимец Д.А. Синтез системы автоматического формирования программных сигналов управления движением подводного аппарата по сложным пространственным траекториям // Изв. РАН. Теория и системы управления. №1. 2010. С. 112-120.