Актуальность исследования

Современные мобильные робототехнические системы функционируют в условиях динамически изменяющейся среды, что требует применения интеллектуальных методов управления, способных адаптироваться к неопределенности и внешним возмущениям. Использование алгоритмов искусственного интеллекта позволяет повысить автономность мобильных роботов за счет оптимизации навигации, улучшения визуального восприятия окружающей среды и внедрения голосового взаимодействия с пользователем.

Интеграция навигационных, зрительных и голосовых модулей в единую систему управления способствует снижению вычислительных и эксплуатационных затрат, повышению надежности функционирования робота и уменьшению влияния человеческого фактора. Применение современных методов моделирования и экспериментальной валидации позволяет обеспечить устойчивость и воспроизводимость получаемых результатов.

Таким образом, разработка интеллектуальной системы управления мобильными роботами является актуальной задачей, направленной на повышение эффективности, безопасности и расширение областей применения робототехнических платформ.

Цель и задачи проекта

Основная цель проекта: разработка и экспериментальная проверка интеллектуальной системы управления мобильным роботом на основе методов искусственного интеллекта, обеспечивающей эффективную навигацию, визуальное восприятие и голосовое взаимодействие в реальном времени.

Задачи проекта:

1. Изучить и проанализировать существующие методы и системы управления мобильными роботами с использованием искусственного интеллекта;
2. Разработать архитектуру интеллектуальной системы управления с интеграцией навигационного, визуального и голосового модулей;
3. Реализовать и оптимизировать алгоритмы навигации и принятия решений на основе машинного обучения;
4. Провести сбор и анализ экспериментальных данных с использованием сенсорных систем мобильного робота;
5. На основе современных методов моделирования создать и верифицировать цифровую модель интеллектуальной системы управления мобильным роботом.

Ожидаемые результаты

• Будет разработана интеллектуальная система управления мобильным роботом, интегрирующая навигацию, визуальное восприятие и голосовое взаимодействие;
• На основе экспериментальных исследований будет проведена оценка эффективности и устойчивости разработанных алгоритмов;
• Будут опубликованы не менее 2 статей в международных рецензируемых журналах из первых трех квартилей по импакт-фактору в базе данных Web of Science;
• Полученные результаты создадут научно-техническую основу для дальнейшего внедрения интеллектуальных мобильных роботов в промышленности и сервисных приложениях.

Достигнутые результаты

Проведен критический анализ современных методов навигации и интеллектуального управления мобильными роботами, выявлены их ограничения и обоснована необходимость разработки интегрированного подхода.

Разработана архитектура системы управления, обеспечивающая:

• обработку данных сенсорных систем в реальном времени;
• интеграцию визуального и навигационного восприятия;
• формирование управляющих воздействий для автономного движения робота;
• реализацию голосового взаимодействия с пользователем.

Проведены предварительные экспериментальные исследования в симуляционной среде и на робототехнической платформе.

Исследовательская группа

Төленов Серік Әсілханұлы – научный руководитель проекта, занимается исследованиями в области искусственного интеллекта, навигации и управления мобильными роботами.

Email: stolenov@illinois.edu

ORCID: 0009-0006-6188-7049

Жумашева Жадыра – научный консультант проекта, осуществляет научно-методическое сопровождение исследований в области интеллектуальных систем управления, визуального восприятия и алгоритмов машинного обучения для мобильных робототехнических систем.

Индекс Хирша (Scopus): 4

Scopus Author ID: 57194241887

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7158-0995

Список публикаций и патентов

1. Ж. Т. Жумашева, Б. М. Сагитжанов, С. Ә. Төленов, Е. Н. Жолдасов, А. М. Толеушова, Н. К. Досмагамбет, З. А. Рахматулла, "Структурно-параметрический синтез параллельного манипулятора с двумя схватами", Вестник Национальной инженерной академии Республики Казахстан. 2024. № 3 (93), стр. 53-62. https://doi.org/10.47533/2024.1606-146X.49
2. С. А. Толенов, Б. М. Сагитжанов, Е. Н. Жолдасов, А. М. Толеушова, Н. К. Досмагамбет, З. А. Рахматулла, А. Т. Искакова, "СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО МАНИПУЛЯТОРА С ДВУМЯ ПОЛЗУНАМИ", Вестник Национальной инженерной академии Республики Казахстан. 2023. № 4 (90), стр. 106-114. https://doi.org/10.47533/2023.1606-146X.39
3. Ж. Т. Жумашева, Б. О. Аманов, С. Ә. Төленов, Б. М. Сагитжанов, Е. Н. Жолдасов, А. М. Толеушова, Н. Қ. Досмағамбет, З. А. Рахматулла, "КИНЕМАТИКА РУКИ ГУМАНОИДНОГО РОБОТА С ШЕСТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ", Вестник Национальной инженерной академии Республики Казахстан. 2024. № 2 (92), стр. 27-35. https://doi.org/10.47533/2024.1606-146X.23
4. Zhumadil Baigunchekov, Giuseppe Carbone, Zhadyra Zhumasheva, Bekzat Amanov, Yernar Zholdassov, Serik Tolenov, Alibek Tleukhanov, Kinematics of the “Ai-Gerim” Robot Arm, Mechanisms and Machine Science, 2022, 120 MMS, страницы 11–18. https://doi.org/10.1007/978-3-031-04870-8_2
5. Tolenov, Serik, and Batyrkhan Omarov Joldasbekov. “Real-Time Self-Localization and Mapping for Autonomous Navigation of Mobile Robots in Unknown Environments.” International Journal of Advanced Computer Science & Applications, vol. 15, no. 10, 2024, pp. 882–893. https://dx.doi.org/10.14569/IJACSA.2024.0151090
6. Sayat Ibrayev, Arman Ibrayeva, Bekzat Amanov, Serik Tolenov. Development of a Service Robot for Hospital Environments in Rehabilitation Medicine with LiDAR-Based Simultaneous Localization and Mapping. (IJACSA) International Journal of Advanced Computer Science and Applications, Vol. 15, No. 11, 2024. https://dx.doi.org/10.14569/IJACSA.2024.01511102
7. Гуманоидный робот-экскурсовод, Регистрационный № 2023/0341.1.