СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТЕПЕНИ АВТОНОМНОСТИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

  • C.М. Соколов Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук»
Ключевые слова: Автономность роботов, степень автономности, онтологии робототехники, нечёткие когнитивные карты, унификация решений в области автономии

Аннотация

На фоне всё возрастающих потребностей в робототехнических комплексах с повы-
шенной степенью автономности и намечающемуся переходу к их широкому использованию
актуализируется потребность в технологиях оценки качества и сравнения степени авто-
номности таких устройств. В статье описывается текущее состояние вопросов оценива-
ния и сравнения степени автономности беспилотных комплексов. Приводятся известные
оценки степени автономности. В существующей системе классификации выделяется ав-
тономность информационная и интеллектуальная, которые рассматриваются в тесной
связи. Предлагаются решения, дополняющие известные подходы к общему определению
степени автономности и позволяющие формировать количественные оценки степени ав-
тономности роботов в различных областях народного хозяйства. Рассматриваются тех-
нологии, направленные на автоматизацию получения этих оценок. В частности, обсужда-
ется возможность использования хорошо освоенного отечественными исследователями
инструментария нечётких когнитивных карт для определения степени автономности в
условиях неполноты информации, наличия качественной информации и влияние человече-
ского фактора. Обосновывается необходимость развития онтологий предметных облас-
тей для обеспечения возможности сравнения степени автономности различных робото-
технических комплексов и их группировок. В целом, указывается подход, который направ-
лен на систематизацию оценок качества и эффективности применения автономных ро-
ботов, и может позволить в короткие сроки подготовить методическую базу широкого
внедрения робототехники. Одним из положительных следствий такого системного подхо-
да является унификация формулировок и решений (модулей) в задачах информационного
обеспечения РТК, что, в свою очередь облегчает взаимодействие между пользователями,
заказчиками и разработчиками. Разработчикам РТК систематизированный подход даёт
возможность повторного использования удачных решений в различных комбинациях.
В заключении выражаются пожелания к сообществу отечественных робототехников в
объединении усилий к унификации терминологии, описании постановок задач и метрик
интеллектуальности робототехнических комплексов.

Литература

1. GOST R 60.0.0.4–2019. Roboty i robototekhnicheskie ustroystva. Terminy i opredeleniya
[GOST R 60.0.0.4–2019. Robots and robotic devices. Terms and definitions]. Available at:
https://allgosts.ru/25/040/gost_r_60.0.0.4–2019.
2. Kaysner E., Raffo D., Vunsh-Vinsent S. Robototekhnika: proryvnye tekhnologii, innovatsii,
intellektual'naya sobstvennost' [Robotics: breakthrough technologies, innovations, intellectual
property], Forsayt [Foresight], 2016, No. 2, Vol. 2.
3. Nesmelov P.A. Etapy razvitiya robototekhniki: kriterii vydeleniya i ikh kharakteristika [Stages
of robotics development: selection criteria and their characteristics], Molodoy uchenyy [Young
scientist], 2022, No. 19 (414), pp. 26-28.
4. Ermolov I.L. Rasshirenie funktsional'nykh vozmozhnostey mobil'nykh tekhnologicheskikh
robotov putem povysheniya urovnya ikh avtonomnosti s ispol'zovaniem ierarkhicheskoy
kompleksnoy obrabotki bortovykh dannykh: diss. … d-ra tekhn. nauk [Expanding the functionality
of mobile technological robots by increasing their level of autonomy using hierarchical
integrated processing of onboard data: cand. of eng. sc. diss.], 2012.
5. Murphy Robin. Introduction to AI robotics. (Intelligent robotics and autonomous agents.
A Bradford Book). The MIT Press. Cambridge, Massachusetts, London, England ISBN 0-262-
13383-0.
6. Ofitsial'nyy sayt Society of Automotive Engineers – amerikanskaya Assotsiatsiya Avtomobil'nykh
Inzhenerov [Official website of the Society of Automotive Engineers - American Association of
Automotive Engineers]. Available at: https://www.sae.org/standards/j3016_202104.
7. Sayt kompanii PROXIMA [The website of the company PROXIMA]. Available at:
https://www.gisproxima.ru/avtonomnyye_bpla.
8. Ovchinskiy V., Larina E. Iskusstvennyy intellekt. Bol'shie dannye. Prestupnost' [Artificial intelligence.
Big data. Crime]. Knizhnyy mir, 2019, 390 p. ISBN: 978-5-6041495-7-7.
9. Ermolov I.L. Avtonomnost' mobil'nykh robotov, ee mery i puti ee povysheniya [Autonomy of
mobile robots, its measures and ways to improve it], Mekhatronika, avtomatizatsiya,
upravlenie [Mechatronics, automation, control], 2008, No. 6.
10. Ermolov I.L. O faktorakh, vliyayushchikh na uroven' avtonomnosti v prostranstve transportnykh
shassi nazemnykh mobil'nykh robotov [On the factors affecting the level of autonomy
in the space of transport chassis of ground mobile robots], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie
nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2013, No. 1, pp. 42-59. DOI: 10.18522/2311-
3103-2022-1-42-59.
11. Ermolov I.L. Povyshenie avtonomnosti mobil'nykh robotov, kak vazhneyshee napravlenie
razvitiya sovremennoy robototekhniki [Increasing the autonomy of mobile robots as the most
important direction of the development of modern robotics], Vestnik MGTU "STANKIN" [Bulletin
of MSTU "STANKIN"], 2010, No. 2.
12. Vasil'ev I.A., Koval' M.V., Goryunov V.V., Plavinskiy M.N. Organizatsiya avtonomnoy raboty
mobil'nogo robota v gruppe [Organization of autonomous operation of a mobile robot in a
group]. Saint Petersburg: TSNII RTK.
13. Huang Hui-Min, Pavek Kerry, Novak Brian, Albus James, Messina Elena. A Framework For
Autonomy Levels For Unmanned Systems (ALFUS) Proceedings of the AUVSI's Unmanned
Systems North America 2005, June 2005, Baltimore, MD.
14. Sayt kompanii Jointrobotics [Website of the company Joint robots]. Available at:
http://www.jointrobotics.com/activities_new/FY2003%20Joint%20Robotics%20Master%20Plan.pdf.
15. Knichel David. Position Presentation for the Maneuver Support Center, Directorate of Combat
Development, U.S. Army, the First Federal Agencies Ad Hoc Working Group Meeting for the
Definition of the Autonomy Levels for Unmanned Systems, Gaithersburg, MD, July, 18, 2003.
16. James Albus. Position Presentation for National Institute of Standards and Technology, Intelligent
Systems Division, the First Federal Agencies Ad Hoc Working Group Meeting for the
Definition of the Autonomy Levels for Unmanned Systems, Gaithersburg, MD, July, 18, 2003.
17. Bruce T. Clough. Metrics, Schmetrics! How The Heck Do You Determine A UAV’s Autonomy
Anyway?, Proceedings of the Performance Metrics for Intelligent Systems Workshop,
Gaithersburg, Maryland, 2002. Army Science Board, Ad Hoc Study on Human Robot Interface
Issues, Arlington, Virginia, 2002.
18. Hui-Min Huang et al. Autonomy Measures for Robots, Proceedings of the 2004 ASME International
Mechanical Engineering Congress & Exposition, Anaheim, California, November 2004.
19. Hui-Min Huang, Elena Messina, James Albus. Autonomy Level Specification for Intelligent
Autonomous Vehicles: Interim Progress Report, 2003 PerMIS Workshop, Gaithersburg, MD.
20. Huang H.M. et al. Autonomy Levels for Unmanned Systems (ALFUS) Framework: An Update,
the 2005 SPIE Defense and Security Symposium, Orlando, Florida, March 2005.
21. Barbera Anthony et al. Software Engineering for Intelligent Control Systems, KI Journal Special
Issue on AI and Software Engineering, Germany, March 2004.
22. Autonomy Levels for Unmanned Systems Framework. Vol. I: Terminology, Version 1.1,
Huang, H. Ed., NIST Special Publication 1011, National Institute of Standards and Technology,
Gaithersburg, MD, September 2004.
23. Sokolov S.M. Ontologicheskiy podkhod v sozdanii robototekhnicheskikh kompleksov s
povyshennoy stepen'yu avtonomnosti [Ontological approach in the creation of robotic complexes
with an increased degree of autonomy], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU.
Engineering Sciences], 2022, No. 1, pp. 42-59. DOI: 10.18522/2311-3103-2022-1-42-59.
24. Barnard A. Why you cannot predict electronic product reliability. ARS, Europe: Warsaw,
Poland, 2012.
25. Goryainov A.A., Zamyshlyaev A.M., Platonov E.N. Analiz vliyaniy faktorov na ushcherb ot
proisshestviy na transporte s pomoshch'yu regressionnykh modeley [Analysis of the effects of
factors on damage from accidents in transport using regression models], Nadezhnost' [Reliability],
2013, No. 2, pp. 126-144.
26. Zade L. Ponyatie lingvisticheskoy peremennoy i ee primenenie k prinyatiyu priblizhennykh
resheniy [The concept of a linguistic variable and its application to making approximate decisions].
Moscow: Mir, 1976.
27. Kosko B. Fuzzy cognitive maps, International Journal of Man-Machine Studiens, 1986,
Vol. 24, pp. 65-75.
28. Zagranovskaya A.V. Sistemnyy analiz na osnove nechetkikh kognitivnykh kart [System analysis
based on fuzzy cognitive maps], Vestnik Rossiyskogo ekonomicheskogo universiteta im.
G.V. Plekhanova [Bulletin of the Plekhanov Russian University of Economics], 2018, No. 4,
pp. 152-160. Available at: https://doi.org/10.21686/2413-2829-2018-4-152-160.
29. Rotshteyn A.P. Nechetkie kognitivnye karty v analize nadezhnosti sistem [Fuzzy cognitive
maps in the analysis of the reliability of systems], Nadezhnost' [Reliability], 2019, No. 4,
pp. 24-31. Available at: https://doi.org/10.21683/1729-2646-2019-19-4-24-31.
30. Vovk S.P., Ginis L.A. Modelirovanie perekhodov mezhdu etalonnymi situatsiyami v slozhnykh
sistemakh v usloviyakh neopredelennosti [Modeling of transitions between reference situations
in complex systems under uncertainty], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya
SFedU. Engineering Sciences], 2013, No. 2, pp. 116-122.
31. Gorelova G.V. O kognitivnom modelirovanii slozhnykh sistem, instrumentariy issledovaniy
[On cognitive modeling of complex systems, research tools], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie
nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2012, No. 6, pp. 236-240.
32. Ginis L.A. Razvitie instrumentariya kognitivnogo modelirovaniya dlya issledovaniya slozhnykh
sistem [Electronic resource], Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don], 2013,
No. 3 (Vol. 24). Available at: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1806 (free access).
Опубликован
2023-04-10
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ I. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ