Впровадження технології цифрових двійників для робототехніки

Автор(и)

  • Станіслав Шаптала Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя, Україна https://orcid.org/0000-0002-2617-5904
  • Наталя Миронова Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя; Університет прикладних наук Бонн-Рейн-Зіг, Санкт-Августин, Німеччина, Україна https://orcid.org/0000-0001-7484-559X

DOI:

https://doi.org/10.32347/2412-9933.2023.53.45-51

Ключові слова:

робототехніка, фреймворк цифрових двійників, цифрові дані, цифрова модель, штучний інтелект

Анотація

Обґрунтовано актуальність впровадження технології цифрових двійників у робототехніці, що дає змогу тестувати та моделювати можливості роботів, такі як маніпулювання, захоплення тощо, за допомогою віртуальних прототипів роботів, які є ідентичними копіями фізичних прототипів роботів. Виконано огляд ключових компонентів фреймворку цифрового двійника для робототехніки, включаючи фізичний елемент, віртуальний елемент, проміжне програмне забезпечення, сервісні та транспортні компоненти. Запропоновано технологію проєктування робота з використанням цифрових двійників, що включає проєктування комп’ютерної моделі робота за допомогою системи автоматизованого проєктування або пакетів побудови тривимірної графіки, використання систем симуляції роботів, управління даними, аналіз даних та людино-машинну взаємодію. Подальшим розвитком дослідження є реалізація технології цифрових двійників для робота-рятівника відповідно до запропонованих етапів: побудова комп’ютерної моделі, програмування поведінки робота в системі симуляції, розроблення математичної та цифрової моделі робота, реалізація людино-машинної взаємодії між фізичним роботом та його цифровою реплікою, що допоможе протестувати взаємодію основних компонентів цифрового двійника, виконати обмін даними між фізичною та цифровою копією та побудувати цифрову модель даних з метою веріфікації основних операцій робота-рятівника в реальному часі.

Біографії авторів

Станіслав Шаптала , Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя

Аспірант кафедри інформаційних технологій електронних засобів

Наталя Миронова , Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя; Університет прикладних наук Бонн-Рейн-Зіг, Санкт-Августин, Німеччина

Кандидат технічних наук, доцент кафедри інформаційних технологій електронних засобів, гостьовий дослідник

Посилання

Grieves, M. (2014). Digital twin: manufacturing excellence through virtual factory replication. White paper, 1–7.

Qi, Q., Tao, F., Hu, T., Anwer, N., Liu, A., Wei, Y., Wang, L. and Nee, A. (2021). Enabling technologies and tools for Digital Twin. Journal of Manufacturing Systems, 58, 3–21.

Hassan, M., Svadling, M., Björsell, N. (2022). Experience from implementing digital twins for maintenance in industrial processes.

Siciliano, B. & Khatib, O. (Eds.). (2016). Springer Handbook of Robotics. Springer International Publishing.

Stallings, W. (2007). DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONS, 8th edition.

Schroeder, G. N., Steinmetz, C., Pereira, C. E., et al. (2016). Digital twin data modeling with automation and a communication methodology for data exchange. IFACPapersOnLine, 49 (30), 12–7.

Tao, F., Cheng, J., Qi, Q., Zhang, M., Zhang, H., Sui, F. (2018). Digital twin-driven product design, manufacturing and service with big data. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 94, 3563–3576.

Wang, T., Li, J., Kong, Z., Liu, X., Snoussi, H., Lv, H. (2021). Digital twin improved via visual question answering for vision-language interactive mode in human-machine collaboration. J. Manuf. Syst., 58, 261–269.

Ascone, C. & Vanderhaegen, F. (2022). Holistic framework for digital twins of human-machine systems. IFAC-PapersOnLine, 55(29), 67-72.

Delbrügger, T., Meißner, M., Wirtz, A., Biermann, D., Myrzik, J., Rossmann, J., Wiederkehr, P. (2019). Multi-level simulation concept for multidisciplinary analysis and optimization of production systems. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2019, 103, 3993–4012.

Wang, X., Liang, C.J., Menassa, C., Kamat, V. (2020). Real-Time Process-Level Digital Twin for Collaborative Human-Robot Construction Work. In Proceedings of the 37th International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISARC), Kitakyushu, Japan, 28 October 2020.

Bilberg, A., Malik, A. A. (2019). Digital twin driven human–robot collaborative assembly. CIRP Ann., 68, 499–502.

Malik, A. A., Brem, A. (2021). Digital twins for collaborative robots: A case study in human-robot interaction. Robot. Comput.-Integr. Manuf., 68, 102092.

Rosen, R., von Wichert, G., Lo, G., Bettenhausen, K. D. (2015). About the importance of autonomy and digital twins for the future of manufacturing. IFAC-PapersOnLine, 48 (3), 567–572.

Myronova, N. O., Shaptala, S. V. (2022). Study of the use of digital twins technology for the implementation of simulation of a rescuer. Modern problems and achievements in the field of radio engineering, telecommunications and information technology: XI International scientific and practical conference, 12-14 December 2022: abstracts / Edited by D. M. Pisa. Electronic data. Zaporizhzhia: National University of Zaporizhzhia Polytechnic, 2022. pp. 87–89. (in Ukrainian)

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-03-17

Як цитувати

Шаптала , С. ., & Миронова , Н. . (2023). Впровадження технології цифрових двійників для робототехніки. Управління розвитком складних систем, (53), 45–51. https://doi.org/10.32347/2412-9933.2023.53.45-51

Номер

Розділ

ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОЄКТУВАННЯ