ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРУДАЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ТРАНСФОРМИРУЕМОЙ СБОРОЧНОЙ СИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОЛЛАБОРАТИВНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ

В.В. Серебренный; А. А. Мокаева; Д. В. Лапин

В.В. Серебренный МГТУ им. Н.Э. Баумана
А. А. Мокаева МГТУ им. Н.Э. Баумана
Д. В. Лапин МГТУ им. Н.Э. Баумана

Ключевые слова: Коллаборативный робот, мультиагентная система, автоматизация сборки, роботизация производства, заклепочные соединения, сборка летательного аппарата

Аннотация

Рассмотрена концепция трансформируемой сборочной системы с применением коллабо-ративной робототехники. Дано описание парадигмы трансформируемых сборочных систем, направленной на создание основы автономных контекстно-зависимых и адаптируемых сбороч-ных систем, способных развиваться вместе с продуктами, процессами, а также с деловой и социальной средой. В трансформируемых сборочных системах данное свойство достигается за счет контекстной адаптации актуаторов с децентрализованной мультиагентной системой управления. Одной из ключевых технологий при разработке исследуемой трансформируемой сборочной системы предложено применение коллаборативных робототехнических комплексов. Показаны особенности формирования принципов коллаборативных робототехнических систем с мультиагентной структурой управления. Свойство коллаборативности рассмотрено в смыс-ле взаимодействия детерминированных агентов – роботов и недетерминированных агентов-людей в рамках описанной среды, где агенты разделяют единое пространство и объекты при выполнении совместных задач. В рамках исследуемой системы предложена концепция частич-ной оперативной автоматизации сборки корпусных конструкций летательных аппаратов. Суть данного решения заключается в совместной работе человека и коллаборативного робота в рамках одного технологического процесса - сверлильно-клепальных работ. Решены такие задачи, как первичный анализ и детализация концепции, разработка аппарата имитационного моделирования на основе игровой модели, формирование выводов о полученных результатов и их интерпретация для определения направления дальнейших исследований. Подобное сочетание позволило снизить суммарное время на операции и понизить их общую трудоемкость при ми-нимальном вмешательстве в существующий технологический процесс.

Литература

1. Akberdina V., Kalinina A., Vlasov A. Transformation stages of the Russian industrial complex in the context of economy digitization, Problems and Perspectives in Management, 2018, Vol. 16, No. 4, pp. 201.
2. Wang L., Törngren M., Onori M. Current status and advancement of cyber-physical systems in manufacturing, Journal of Manufacturing Systems, 2015, Vol. 37, pp. 517-527.
3. Colgate J., Peshkin M. US Patent No. 5952796: Cobots, Patent, September, 1999.
4. Maurtua I., Ibarguren A., Kildal J., Susperregi L., Sierra B. Human–robot collaboration in industrial applications: Safety, interaction and trust, International Journal of Advanced Robot-ic Systems, 2017, Vol. 14, No. 4, pp. 1-10.
5. Rosenstrauch M.J., & Krüger J. Safe human-robot-collaboration-introduction and experiment using ISO/TS 15066, In 2017 3rd International Conference on Control, Automation and Ro-botics (ICCAR), April 2017, pp. 740-744. IEEE. 6. Cherubini A., Passama R., Crosnier A., Lasnier A., Fraisse P. Collaborative manufacturing with physical human–robot interaction, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2016, Vol. 40, pp. 1-13.
7. Bütepage J., Kragic D. Human-robot collaboration: from psychology to social robotics, arXiv preprint arXiv:1705.10146, 2017.
8. Vorotnikov S. et al. Multi-agent Robotic Systems in Collaborative Robotics, International Conference on Interactive Collaborative Robotics. Springer, Cham, 2018, pp. 270-279.
9. Drouot A., Irving L., Sanderson D., Smith A., Ratchev S. A transformable manufacturing con-cept for low-volume aerospace assembly, IFAC-PapersOnLine, 2017, Vol. 50, No. 1, pp. 5712-5717.
10. Vashukov Yu.A., Lomovskoy O.V., Sharov A.A. Tekhnologiya i oborudovanie sborochnykh protsessov [Technology and equipment for assembly processes]. Samara, 2011. Available at: https://docplayer.ru/31668726-Yu-a-vashukov-o-v-lomovskoy-a-a-sharov.html, svobodnyy (accessed 15 February 2019).
11. Shi Z. et al. New design of a compact aero-robotic drilling end effector: An experimental anal-ysis, Chinese Journal of Aeronautics, 2016, Vol. 29, No. 4, pp. 1132-1141.
12. Pang G. et al. Development of flexible robot skin for safe and natural human–robot collabora-tion, Micromachines, 2018, Vol. 9, No. 11, pp. 576.
13. Mazzocchi T. et al. Smart sensorized polymeric skin for safe robot collision and environmental interaction, 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). IEEE, 2015, pp. 837-843.
14. Volodin S.Y., Mikhaylov B.B., Yuschenko A.S. Autonomous robot control in partially undeter-mined world via fuzzy logic, Advances on Theory and Practice of Robots and Manipulators. Springer, Cham, 2014, pp. 197-203.
15. Grigore E.C. et al. Predicting supportive behaviors for human-robot collaboration, Proceed-ings of the 17th International Conference on Autonomous Agents and MultiAgent Systems. In-ternational Foundation for Autonomous Agents and Multiagent Systems, 2018, pp. 2186-2188.
16. Myerson R.B. Game theory. Harvard university press, 2013.
17. Shannon R.E., Long S.S., Buckles B.P. Operation research methodologies in industrial engi-neering: A survey, AIIE Transactions, 1980, Vol. 12, No. 4, pp. 364-367.
18. Nikolaidis S. et al. Game-theoretic modeling of human adaptation in human-robot collabora-tion, 12th ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction (HRI. – IEEE, 2017), pp. 323-331.
19. Sadrfaridpour B. et al. Modeling and control of trust in human-robot collaborative manufac-turing, Robust Intelligence and Trust in Autonomous Systems. Springer, Boston, MA, 2016, pp. 115-141.
20. Wang X.V. et al. Human–robot collaborative assembly in cyber-physical production: Classifi-cation framework and implementation, CIRP annals, 2017, Vol. 66, No. 1, pp. 5-8.