News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesNews of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesИзвестия Кабардино-Балкарского научного центра РАН1991-66392949-194039144510.35330/1991-6639-2023-6-116-247-263SVSRRKSystem analysis, management and information processingСистемный анализ, управление и обработка информацииResearch ArticleSimulation of group management of agricultural robots using finite state machines and ontologiesМоделирование группового управления сельскохозяйственными роботами с использованием конечных автоматов и онтологийhttps://orcid.org/0000-0003-2352-992XShereuzhevM. A.ШереужевМадин Артурович
Russian Federation

ст. преподаватель кафедры "Робототехнические системы и мехатроника"

Senior Teacher of the Department of "Robotic systems and mechatronics"

shereuzhev@bmstu.ruАрабаджиевДенис ИгоревичArabadzhievD. I.
Russian Federation

студент-магистр кафедры "Робототехнические системы и мехатроника"

Graduate Student of the Department of "Robotic systems and mechatronics"

arabadzhievdi@student.bmstu.ruDevyatkinF. V.ДевяткинФедор Владимирович
Russian Federation

Graduate Student of the Department of "Robotic systems and mechatronics"

студент-магистр кафедры "Робототехнические системы и мехатроника"

feodor-dev@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7368-4691ShereuzhevM. A.ШереужевМарат Артурович
Russian Federation

аспирант кафедры "Агрономия";

стажер-исследователь лаборатории "Интеллектуальные среды обитания"

Postgraduate Student of "Agronomy" Department;

Trainee researcher of the Laboratory "Intellectual Habitats"

marat.shereuzhev07@mail.ruMoscow State Technical University named after N. E. BaumanМосковский государственный технический университет им. Н. Э. БауманаКабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В. М. КоковаKabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. KokovИнститут информатики и проблем регионального управления – филиал Кабардино-Балкарского научного центра РАНInstitute of Computer Science and Problems of Regional Management – branch of Kabardino-Balkarian Scientific Center of RASru2205202620236NO6 (2023)№6 (2023)24726305032026Copyright ©; 2026, Shereuzhev M.A., Arabadzhiev D.I., Devyatkin F.V., Shereuzhev M.A.Copyright ©; 2026, Шереужев М.А., Арабаджиев Д.И., Девяткин Ф.В., Шереужев М.А.2026Shereuzhev M.A., Arabadzhiev D.I., Devyatkin F.V., Shereuzhev M.A.Шереужев М.А., Арабаджиев Д.И., Девяткин Ф.В., Шереужев М.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rcsi.science/1991-6639/article/view/391445

The article discusses a method for modeling the operation of a control system for a group of robots. A knowledge base of a group control system is proposed, presented in the form of ontology. The finite state machines of the leading and driven robots are described. An algorithm for assigning tasks to individual robots is considered and tools for modeling motion control and task distribution are configured to provide a unified software environment for modeling group control. The Hungarian algorithm is considered in the context of assigning tasks to individual robots; the A* (Astar) planner was used to estimate movement paths. Tools for modeling motion control and task distribution have been configured to provide a unified software environment for modeling group control. The obtained results are applicable in problems of optimizing the interaction of multi-agent systems.

В статье рассмотрен способ моделирования работы системы управления группой роботов. Предложена база знаний системы группового управления, представленная в виде онтологии. Описаны конечные автоматы ведущего и ведомого роботов. Рассмотрен алгоритм назначения задач отдельным роботам и сконфигурированы инструменты моделирования управления движением и распределением задач для обеспечения единой программной среды моделирования группового управления. Рассмотрен венгерский алгоритм в контексте назначения задач отдельным роботам, для оценки путей движения использовался планировщик A* (Astar). Сконфигурированы инструменты моделирования управления движением и распределением задач для обеспечения единой программной среды моделирования группового управления. Полученные результаты применимы в задачах оптимизации взаимодействия многоагентных систем.

групповое управлениеонтологияробототехническая системаконечный автоматmultirobot control systemontologyrobotic systemfinite state machine1. Нагоев З. В., Шуганов В. М., Бжихатлов К. Ч. и др. Перспективы повышения производительности и эффективности сельскохозяйственного производства с применением интеллектуальной интегрированной среды // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2021. № 6(104). С. 155–165.Нагоев З. В., Шуганов В. М., Бжихатлов К. Ч. и др. Перспективы повышения производительности и эффективности сельскохозяйственного производства с применением интеллектуальной интегрированной среды // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2021. № 6(104). С. 155–165.2. Зенкевич С. Л., Чжу Хуа, Хо Цзяньвэнь, К. С. Яковлева. Движение группы мобильных роботов в строю типа «конвой» – теория, моделирование и эксперимент // IV Всероссийский научно-практический семинар «Беспилотные транспортные средства с элементами искусственного интеллекта», 5–6 октября 2017 г., Казань: труды семинара, под ред. Е. А. Магида, В. Е. Павловского. Казань: ЦИТ, 2017. С. 136–147.Зенкевич С. Л., Чжу Хуа, Хо Цзяньвэнь, К. С. Яковлева. Движение группы мобильных роботов в строю типа «конвой» – теория, моделирование и эксперимент // IV Всероссийский научно-практический семинар «Беспилотные транспортные средства с элементами искусственного интеллекта», 5–6 октября 2017 г., Казань: труды семинара, под ред. Е. А. Магида, В. Е. Павловского. Казань: ЦИТ, 2017. С. 136–147.3. Shereuzhev M., Mostakov N., Vorotnikov S. Development of the Elements of a Control System for a Mobile Agricultural Robot Operating in a Group. Modeling in Engineering. Moscow, 2021. С. 11–18.Shereuzhev M., Mostakov N., Vorotnikov S. Development of the Elements of a Control System for a Mobile Agricultural Robot Operating in a Group. Modeling in Engineering. Moscow, 2021. С. 11–18.4. Нагоев З. В., Нагоева О. В. Извлечение знаний из многомодальных потоков неструктурированных данных на основе самоорганизации мультиагентной когнитивной архитектуры мобильного робота // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2015. № 6–2(68). Т. 2. С. 145–152.Нагоев З. В., Нагоева О. В. Извлечение знаний из многомодальных потоков неструктурированных данных на основе самоорганизации мультиагентной когнитивной архитектуры мобильного робота // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2015. № 6–2(68). Т. 2. С. 145–152.5. Nazarova A.V., Huo J., Zenkevich S.L. Dynamic switching of multi-agent formation in unknown obstacle environment. Studies in systems, decision and control. 2020. No. 261. Pp. 73–87.Nazarova A.V., Huo J., Zenkevich S.L. Dynamic switching of multi-agent formation in unknown obstacle environment. Studies in systems, decision and control. 2020. No. 261. Pp. 73–87.6. Носков В. П., Рубцов И. В. Опыт решения задачи автономного управления движением мобильных роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 12. С. 21–24.Носков В. П., Рубцов И. В. Опыт решения задачи автономного управления движением мобильных роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 12. С. 21–24.7. Hohimer C. Design and Field Evaluation of a Robotic Apple Harvesting System with a 3D-Printed Soft-Robotic End-Effector. Transactions of the ASABE. 2019. No. 62. Pp. 405–414. DOI: 10.13031/trans.12986.Hohimer C. Design and Field Evaluation of a Robotic Apple Harvesting System with a 3D-Printed Soft-Robotic End-Effector. Transactions of the ASABE. 2019. No. 62. Pp. 405–414. DOI: 10.13031/trans.12986.8. Yang S.H., Lai W.H. Multi-robot task allocation with fuzzy constraint satisfaction. International Journal of Advanced Robotic Systems. 2012. No. 9(3). Pp. 107–116.Yang S.H., Lai W.H. Multi-robot task allocation with fuzzy constraint satisfaction. International Journal of Advanced Robotic Systems. 2012. No. 9(3). Pp. 107–116.9. Julian B.J., Gerkey B.P. Scalable multi-robot task allocation for complex missions. Proceedings of the International Conference on Intelligent Robots and Systems. 2007. Pp. 2730–2736.Julian B.J., Gerkey B.P. Scalable multi-robot task allocation for complex missions. Proceedings of the International Conference on Intelligent Robots and Systems. 2007. Pp. 2730–2736.10. Lacroix S., Nourbakhsh I.R., Tomatis N. Multi-robot task allocation in uncertain environments using negotiation. Robotics and Autonomous Systems. 2001. No. 37(2–3). Pp. 163–179.Lacroix S., Nourbakhsh I.R., Tomatis N. Multi-robot task allocation in uncertain environments using negotiation. Robotics and Autonomous Systems. 2001. No. 37(2–3). Pp. 163–179.11. Shi Z., Yu H., Zhang Q., Cheng Y. A hybrid algorithm for task allocation in multi-robot systems based on improved Hungarian algorithm and particle swarm optimization. International Journal of Advanced Robotic Systems. 2015. No. 12(8). Pp. 1–13.Shi Z., Yu H., Zhang Q., Cheng Y. A hybrid algorithm for task allocation in multi-robot systems based on improved Hungarian algorithm and particle swarm optimization. International Journal of Advanced Robotic Systems. 2015. No. 12(8). Pp. 1–13.12. Martinelli S., Giordani M., Lujak F. A Distributed Algorithm for the Multi-Robot Task Allocation Problem. IEA/AIE 2010: Trends in Applied Intelligent Systems. Cordoba, Spain: Springer, 2010.Martinelli S., Giordani M., Lujak F. A Distributed Algorithm for the Multi-Robot Task Allocation Problem. IEA/AIE 2010: Trends in Applied Intelligent Systems. Cordoba, Spain: Springer, 2010.13. Галин Р. Р. Виртуальный полигон для эффективного взаимодействия роботов в многоагентной робототехнической системе // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2018. № 6–2(86). С. 108–113.Галин Р. Р. Виртуальный полигон для эффективного взаимодействия роботов в многоагентной робототехнической системе // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2018. № 6–2(86). С. 108–113.14. Shamshiri R.R., Hameed I.A., Karkee M. Robotic Harvesting of Fruiting Vegetables: A Simulation Approach in V-REP, ROS and MATLAB. Automation in Agriculture – Securing Food Supplies for Future Generations. 2018. URL: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.73861 (access date: 15.08.2019).Shamshiri R.R., Hameed I.A., Karkee M. Robotic Harvesting of Fruiting Vegetables: A Simulation Approach in V-REP, ROS and MATLAB. Automation in Agriculture – Securing Food Supplies for Future Generations. 2018. URL: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.73861 (access date: 15.08.2019).