СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Современные тенденции развития робототехники и автоматизации способствуют широкому внедрению цифровых двойников, которые обеспечивают моделирование, тестирование и оптимизацию робототехнических систем еще на стадии проектирования, до их физической реализации. Одним из ключевых инструментов для создания цифровых двойников являются URDF-модели (Unified Robot Description Format, Единый формат описания роботов), используемые в среде ROS (Robot Operating System, Операционная система роботов). Эти модели позволяют детально описывать кинематику и динамику робототехнических комплексов (РТК) и устройств, включая их геометрические параметры, массовые и инерционные характеристики, а также ограничения движения. Это дает возможность интегрировать их в виртуальные симуляционные среды и реальные системы управления. В статье рассматривается разработка алгоритма интеграции URDF-модели РТК в ROS. Особое внимание уделено вопросам формирования корректной кинематической цепи, учету физических ограничений движений звеньев, а также обеспечению взаимодействия модели с окружающей средой в симуляторе GAZEBO. Для проведения эксперимента применялся РТК с шестью степенями свободы. Для него создана URDF-модель, включающая точное описание структуры звеньев, их соединений и динамических свойств. Проверка работоспособности алгоритма проводилась в ROS и GAZEBO путем моделирования движения РТК по заданным траекториям, анализа его поведения при взаимодействии с виртуальными объектами и оценки точности воспроизведения кинематики. Результаты экспериментов подтвердили, что предложенный алгоритм успешно интегрирует URDF-модель в ROS, обеспечивая стабильное и адекватное функционирование цифрового двойника. Это позволяет использовать разработку для тестирования алгоритмов управления, оптимизации траекторий и прогнозирования поведения системы в различных сценариях. Полученные данные открывают перспективы для дальнейшего совершенствования методов моделирования, разработки РТК и применения цифровых двойников в задачах промышленной автоматизации, научных исследованиях и образовательных проектах.

1. Mamonova T.E., Vasilyeva T.N. Artificial intelligence in problems of leak definition from the oil pipeline // Proceedings of 2014 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems, MEACS 2014. – IEEE, 2014. – P. 6986846. – DOI: 10.1109/MEACS.2014.6986846.

2. Awad P.A.V., Mamonova T.E. Control of a custom URDF robotic arm in ROS // Proceedings of 2024 IEEE 3rd International Conference on Problems of Informatics, Electronics and Radio Engineering (PIERE). – IEEE, 2024. – P. 600–603. – DOI: 10.1109/PIERE62470.2024.10805061.

3. European Commission. Industry 5.0: Towards a sustainable, human-centric and resilient European industry. 2021. – URL: https://ec.europa.eu/info/publications/industry-50_en (accessed: 27.11.2025).

4. UNIDO. Industrial Development Report – Industry 5.0. 2023. – URL: https://www.unido.org/sites/default/files/unido-publications/2025-11/UNIDO%20IDR26.pdf (accessed: 28.11.2025).

5. KUKA AG. Collaborative Robots Market Analysis. 2024. – URL: https://www.futuremarketinsights.com/reports/collaborative-robot-market (accessed: 15.08.2025).

6. Dobot Technology. Growth Report. 2023. – URL: https://www.dobot.cc/products/industry-robots (accessed: 25.08.2025).

7. International Federation of Robotics (IFR). World Robotics 2023. – URL: https://ifr.org/img/worldrobotics/2023_WR_extended_version.pdf (accessed: 28.11.2025).

8. McKinsey & Company. The Future of Manufacturing. 2023. – URL: https://www.mckinsey.com/capabilities/operations/our-insights/the-future-of-manufacturing (accessed: 09.09.2025).

9. Nahavandi S. Industry 5.0 – A Human-Centric Solution // Sustainability. – 2019. – Vol. 11 (16). – P. 4371. – DOI: 10.3390/su11164371.

10. Di Nardo M., Yu H. Special issue “Industry 5.0: The prelude to the sixth industrial revolution” // Applied System Innovation. – 2021. – Vol. 4 (3). – P. 45. – DOI: 10.3390/asi4030045.

11. Авад А.В.П., Мамонова Т.Е. Цифровые двойники в управлении и оптимизации манипуляторов // Интеллектуальная энергетика: сборник трудов II Всероссийской научно-практической конференции, 12–14 ноября 2024 г. – Томск, 2024. – С. 179–182.

12. Авад А.В.П., Мамонова Т.Е. Разработка ПИД-контроллера для роботизированного манипулятора // Современные проблемы машиностроения: сборник статей XVII Международной научно-технической конференции, Томск, 25–29 ноября 2024 г. – Томск, 2024. – С. 165–168.

13. Siciliano B., Khatib O. Springer Handbook of Robotics. – Springer, 2008. – ISBN 978-3-540-23957S.

14. Modular self-reconfigurable robot systems [Grand challenges of robotics] / M. Yim, W. Shen, B. Salemi, D. Rus, M. Moll, H. Lipson, E. Klavins, G.S. Chirikjian // IEEE Robotics & Automation Magazine. – 2007. – Vol. 14 (1). – P. 43–52. – DOI: 10.1109/MRA.2007.339623.

15. Move It. Documentation. Move It User Guide, 2024.

16. Chitta S., Cohen B., Likhachev M. Planning for autonomous door opening with a mobile manipulator // Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation. – IEEE, 2010. – P. 1799–1806. – DOI: 10.1109/ROBOT.2010.5509475.

17. Reducing the barrier to entry of complex robotic software: a MoveIt! Case study / D. Coleman, I.A. Sucan, S. Chitta, N. Correll // Journal of Software Engineering for Robotics. – 2013. – Vol. 1 (1). – P. 1–10.

18. Kuffner J.J., LaValle S.M. RRT-connect: An efficient approach to single-query path planning // Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation. – IEEE, 2000. – P. 995–1001. – DOI: 10.1109/ROBOT.2000.844730.