Модульная архитектура системы управления наземных мобильных роботов, обеспечивающая реализацию распределённых вычислений и оперативную реконфигурацию

Целью диссертации является обеспечение работы в режиме реального времени системы управления наземных мобильных роботов при условиях постоянного возрастания требований к функционалу роботов и обеспечения возможности оперативной реконфигурации посредством использования методов организации распределённых вычислений. Сохранение функционирования наземного МР в режиме реального времени при усложнении функционала МР и упрощение организации оперативного реконфигурирования реализуется на основе предложенной новой функционально-модульной архитектуры системы управления мобильного робота, которая позволяет обеспечить такую реализацию распределённых вычислений, при которой удаётся разделить общий функционал мобильного робота на более простые подфункции, что допускает их реализацию на вычислительных средствах невысокой производительности – встраиваемых вычислительных устройствах. Обеспечение требований предложенного принципа полной функциональности при разработке систем управления модулей и субмодулей приводит к существенному снижению трафика межмодульного информационного взаимодействия, что позволяет в системе межмодульной коммуникации использовать простые и помехоустойчивые сети промышленного стандарта CAN и CAN FD. Сетевой протокол OpenCyphal удовлетворяет всем необходимым и достаточным требованиям к коммуникационному протоколу межмодульного информационного взаимодействия в иерархической (многоуровневой) системе управления модульного МР, которые определены в процессе разработки собственного протокола ModRob. Реализуемость предложенной иерархической архитектуры системы управления на примере колёсного МР методом компьютерного моделирования, выполненного на основе использования метода теории конечных автоматов и диаграмм состояний UML.