trudyniisiТруды НИИСИSRISA Proceedings2225-73493033-6422НИЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» - НИИСИ10.25682/NIISI.2026.1.0003trudyniisi-134Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ, СТАТИСТИКАSYSTEM ANALYSIS, CONTROL, INFORMATION PROCESSING, STATISTICSУправление виртуальной моделью мобильного робота с адаптацией на основе информации о виртуальной средеControl of a Virtual Model’s Mobile Robot with Adaptation Based on Information About the Virtual EnvironmentСтрашновЕ. В.StrashnovE. V.strashnov_evg@mail.ruФинагинЛ. А.FinaginL. A.antifin@mail.ruНИЦ «Курчатовский институт» - НИИСИRussian Federation202616052026161SRISA PROCEEDINGS1925Copyright © Страшнов Е.В., Финагин Л.А., 20262026Страшнов Е.В., Финагин Л.А.Strashnov E.V., Finagin L.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.t-niisi.ru/jour/article/view/134

В работе рассматривается задача разработки методов и алгоритмов управления мобильными роботами с адаптацией на основе информации о виртуальной среде. Реализация такого подхода приводится на примере движения виртуальной модели робота в объезд препятствий и захвата виртуального объекта его манипулятором. Предлагаемое решение включает применение датчиков сенсорного очувствления, инверсной кинематики и ПД-регуляторов. Управление движением моделью виртуального робота осуществляется на основе показаний виртуальных датчиков положения и дальномеров, установленных на этой модели робота. В свою очередь, захват виртуального объекта манипулятором робота реализуется с использованием показаний датчиков положения, ориентации и силы, а также с применением метода покоординатного спуска для решения задачи инверсной кинематики и ПД-регуляторов для обеспечения требуемого движения рабочего органа манипулятора. Апробация предлагаемых методов и алгоритмов была проведена в системе виртуального окружения VirSim, разработанной в НИЦ «Курчатовский институт» - НИИСИ, на примере управления виртуальной моделью гусеничного робота МФ-4.

This paper considers the task of methods and algorithms development for control of mobile robots with adaptation based on information about the virtual environment. The implementation of this approach is shown using the example of a virtual robot model moving around obstacles and grasping a virtual object with its manipulator. Proposed solution includes the use of sensors, inverse kinematics and PD controllers. The virtual robot model movement control is based on the virtual position sensors readings and rangefinders mounted on this robot model. In turn, the grasping of an object by a manipulator of robot is implemented using position, orientation and force sensors, as well as using the coordinate descent method to solve the inverse kinematics problem and PD-regulators to provide the desired manipulator motion. The proposed methods and algorithms were tested in the VirSim virtual environment system, developed at the NRC «Kurchatov Institute» - SRISA, using the example for control of a virtual MF-4 tracked robot model.

мобильный роботдатчикиинверсная кинематикаметод покоординатного спускаПД-регуляторысистемы виртуального окруженияmobile robotsensorsinverse kinematicscoordinate descent methodPD-regulatorsvirtual environment systemsReferencesЕ. И. Юревич Основы робототехники. 3-е изд., пер. и доп. Спб.: БХВ-Петербург, 2010, 360 с.Е. И. Юревич Основы робототехники. 3-е изд., пер. и доп. Спб.: БХВ-Петербург, 2010, 360 с.M. Spong and M. Vidyasagar. Robot dynamics and control. Hoboren, NJ, USA: Wiley, 2008.M. Spong and M. Vidyasagar. Robot dynamics and control. Hoboren, NJ, USA: Wiley, 2008.Е. В. Страшнов, И. Н. Мироненко. Имитационное моделирование инерциальных датчиков в системах виртуального окружения. «Успехи кибернетики», Т. 5 (2024), № 1, 24-33.Е. В. Страшнов, И. Н. Мироненко. Имитационное моделирование инерциальных датчиков в системах виртуального окружения. «Успехи кибернетики», Т. 5 (2024), № 1, 24-33.М. В. Михайлюк, Е. В. Страшнов, Д. М. Логинов. Моделирование датчиков в системах виртуального окружения. «Труды НИИСИ РАН», Т. 8 (2018), № 2, 70-76.М. В. Михайлюк, Е. В. Страшнов, Д. М. Логинов. Моделирование датчиков в системах виртуального окружения. «Труды НИИСИ РАН», Т. 8 (2018), № 2, 70-76.М. В. Михайлюк, А. В. Мальцев, П. Ю. Тимохин, Е. В. Страшнов, Б. И. Крючков, В. М. Усов. Система виртуального окружения VirSim для имитационно-тренажерных комплексов подготовки космонавтов. «Пилотируемые полеты в космос». Т. 37 (2020), № 4, 72-95.М. В. Михайлюк, А. В. Мальцев, П. Ю. Тимохин, Е. В. Страшнов, Б. И. Крючков, В. М. Усов. Система виртуального окружения VirSim для имитационно-тренажерных комплексов подготовки космонавтов. «Пилотируемые полеты в космос». Т. 37 (2020), № 4, 72-95.М. В. Михайлюк, М. А. Торгашев. Визуальный редактор и модуль расчета функциональных схем для имитационно-тренажерных комплексов. «Программные продукты и системы», 2014, № 4. 10-15.М. В. Михайлюк, М. А. Торгашев. Визуальный редактор и модуль расчета функциональных схем для имитационно-тренажерных комплексов. «Программные продукты и системы», 2014, № 4. 10-15.М. А. Торгашев, Е. В. Страшнов. Моделирование динамики электроприводов виртуальных роботов в имитационно-тренажерных комплексах. «Мехатроника, автоматизация, управление», Т. 17 (2016), № 11, 762 – 768.М. А. Торгашев, Е. В. Страшнов. Моделирование динамики электроприводов виртуальных роботов в имитационно-тренажерных комплексах. «Мехатроника, автоматизация, управление», Т. 17 (2016), № 11, 762 – 768.L. C. Wang, C. C. Chen. A combined optimization method for solving the inverse kinematics problems of mechanical manipulators. “IEEE Transactions on Robotics and Automation”, V. 7 (1991), no. 4, 489-499.L. C. Wang, C. C. Chen. A combined optimization method for solving the inverse kinematics problems of mechanical manipulators. “IEEE Transactions on Robotics and Automation”, V. 7 (1991), no. 4, 489-499.B. Kenwright. Inverse kinematics – cyclic coordinate descent (ccd). “Journal of Graphics Tools”, V. 16 (2012), no. 4, 177-217.B. Kenwright. Inverse kinematics – cyclic coordinate descent (ccd). “Journal of Graphics Tools”, V. 16 (2012), no. 4, 177-217.Е. В. Страшнов, М. В. Михайлюк. Моделирование полуавтоматического режима управления манипуляционными роботами в системах виртуального окружения. «Вестник кибернетики», 2017, № 4, 191-198.Е. В. Страшнов, М. В. Михайлюк. Моделирование полуавтоматического режима управления манипуляционными роботами в системах виртуального окружения. «Вестник кибернетики», 2017, № 4, 191-198.Е. В. Страшнов, М. А. Торгашев. Супервизорное управление антропоморфными роботами с применением инверсной кинематики. «Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн. Материалы IV Международной научно-практической конференции», 2017, Выпуск 4, Том 1, 186-190.Е. В. Страшнов, М. А. Торгашев. Супервизорное управление антропоморфными роботами с применением инверсной кинематики. «Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн. Материалы IV Международной научно-практической конференции», 2017, Выпуск 4, Том 1, 186-190.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.