Разработка экспериментальной лабораторной системы для исследования процессов автоматического проектирования и прототипирования с интеллектуальным управлением мягких полимерных мехатронных конструкций

А. У. Заммоев, Р. Н. Абуталипов

---

Аннотация. Разработка теоретических основ проектирования и прототипирования бионаноробототехнических систем и конструкций в киберфизических системах и средах требует решения актуальных проблем создания полноценных систем автоматического проектирования и прототипирования с интеллектуальным управлением (САППИУ). В статье представлены результаты разработки экспериментальной лабораторной САППИУ для создания мягких полимерных мехатронных конструкций, позволяющей проводить исследования процессов САППИУ и разрабатывать специализированный исследовательско-производственный комплекс для синтеза прикладных устройств и систем мягкой робототехники и биоробототехники. Полученные на практике технические и экспериментальные данные применяются при анализе процессов САППИУ и поиске возможностей развития теоретической базы САППИУ, применимой для разработки киберфизических систем и сред для создания прикладных устройств и систем бионаноробототехники.

Ключевые слова: мягкая робототехника, мягкая полимерная мехатронная конструкция, биоробототехника, бионаноробототехника, автоматическое проектирование, интеллектуальное управление,
киберфизические системы и среды, виртуальное прототипирование, физическое прототипирование

Для цитирования. Заммоев А. У., Абуталипов Р. Н. Разработка экспериментальной лабораторной системы для исследования процессов автоматического проектирования и прототипирования с интеллектуальным управлением мягких полимерных мехатронных конструкций // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2023. № 6(116). С. 33–46. DOI: 10.35330/1991-6639-2023-6-116-33-46

Информация об авторах

Заммоев Аслан Узеирович, канд. техн. наук, зав. совместной лабораторией «Андроидная техника» и «Бионаноробототехника», Институт информатики и проблем регионального управления – филиал Кабардино-Балкарского научного центра РАН;
360000, Россия, г. Нальчик, ул. И. Арманд, 37-а;
zammoev@mail.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7966-3557
Абуталипов Ренат Надельшаевич, канд. техн. наук, ст. науч. сотр. совместной лаборатории «Андроидная техника» и «Бионаноробототехника», Институт информатики и проблем регионального управления – филиал Кабардино-Балкарского научного центра РАН;
360000, Россия, г. Нальчик, ул. И. Арманд, 37-а;
bnt_nat_2016@mail.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0187-563X

Список литературы

1. Заммоев А. У., Абуталипов Р. Н. Поиск методов и исследование возможностей применения современных технологий виртуального прототипирования и конструирования биоинженерных систем при проектировании бионаноустройств и систем бионаноробототехники // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2020. № 6(98). С. 34–42. DOI: 10.35330/1991-6639-2020-6-98-34-42. EDN: JNLSCR.
2. Заммоев А. У., Абуталипов Р. Н. Мягкие полимерные мехатронные конструкции для применения биоинтегрированного подхода в мягкой робототехнике и биоробототехнике // Перспективные системы и задачи управления: Материалы XVII всероссийской научно-практической конференции и XIII молодежной школы-семинара, п. Домбай, 4–8 апреля 2022 года. Таганрог: ИП Марук М.Р, 2022. С. 302–313. EDN: RULOPE.
3. Matas J., James S., Davison A.J. Sim-to-real reinforcement learning for deformable object manipulation // Conference on Robot Learning. PMLR, 2018. Pp. 734–743.
4. Заммоев А. У. Перспективы развития методов и средств эволюционного моделирования для виртуального прототипирования бионаноробототехнических устройств и систем // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2018. № 6-2(86). С. 157–164. EDN: YZKELZ.
5. Kamm R.D., Bashir R., Arora N. et al. Perspective: The promise of multi-cellular engineered living systems. APL bioengineering. 2018. Vol. 2. No. 4. P. 040901.
6. Noor N., Shapira A., Edri R. et al. 3D printing of personalized thick and perfusable cardiac patches and hearts. Advanced Science. 2019. Vol. 6. No. 11. P. 1900344.
7. Cvetkovic C., Raman R., Chan V. et al. Three-dimensionally printed biological machines powered by skeletal muscle. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2014. Vol. 111. No. 28. Pp. 10125–10130.
8. Kriegman S., Blackiston D., Levin M. et al. A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2020. Vol. 117. No. 4. Pp. 1853–1859.
9. Абуталипов Р. Н., Заммоев А. У., Нагоев З. В. Бионаноробототехника: концептуализация, проблематика и задачи исследований // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2016. № 6(74). С. 11–17. EDN: XRUYRN.
10. Абуталипов Р. Н., Заммоев А. У. Интеррепрезентативные сети (ИРС) и репрезентативность VR визуализации наноструктур и процессов в наносреде // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2016. № 4(72). С. 5–9. EDN: WKDXXD.
11. Абуталипов Р. Н., Заммоев А. У. Доменная модель когнитивной инфокоммуникационной системы для интеллектуального медицинского онлайн-сервиса на базе бионаносенсорных устройств // Славянский форум. 2018. № 1(19). С. 104–113. EDN: YWXRMT.
12. Заммоев А. У., Абуталипов Р. Н. Поиск, исследование и развитие технологий бионаноробототехники для устойчивого развития горных территорий в эпоху шестого технологического уклада // Устойчивое развитие горных территорий. 2018. Т. 10. № 3(37). С. 447–457. DOI: 10.21177/1998-4502-2018-3-447-457. EDN: YOHKLJ.
13. Абуталипов Р. Н., Заммоев А. У. Актуальные задачи бионаноробототехники в области виртуального прототипирования бионаноустройств // Перспективные системы и задачи управления: Материалы XV всероссийской научно-практической конференции и XI молодежной школы-семинара «Управление и обработка информации в технических системах», Нижний Архыз, 5–9 октября 2020 года. Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2020. С. 193–200. EDN: HDQFSF.
14. Заммоев А. У., Абуталипов Р. Н. Доменная модель когнитивной информационно-коммуникационной системы как основа среды виртуального прототипирования устройств и систем бионаноробототехники // Сборник научных трудов II Международной научно-практической конференции «Цифровая трансформация науки и образования». Нальчик, 1–4 октября 2021 года. Нальчик, 2021. С. 140–148. EDN: DTKSPA.
15. Абуталипов Р. Н., Заммоев А. У. Разработка элементов технологии экспериментального прототипирования мягких полимерных мехатронных конструкций // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2022. № 1(105). С. 12–24. DOI: 10.35330/1991-6639-2022-1-105-12-24. EDN: VHTUQQ.
16. Абуталипов Р. Н., Заммоев А. У. Проблема разработки теоретических основ проектирования и прототипирования устройств и систем бионаноробототехники в киберфизических системах и средах // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2022. № 6(110). С. 28–38. DOI: 10.35330/1991-6639-2022-6-110-28-38. EDN: TTKAEL.
17. Заммоев А. У., Абуталипов Р. Н. Разработка техники виртуального прототипирования мягких полимерных мехатронных конструкций // Материалы XVIII всероссийской научно-практической конференции и XIV молодежной школы-семинара «Перспективные системы и задачи управления». п. Домбай, Карачаево-Черкесская Республика, 3–7 апреля 2023 года. Таганрог: Лукоморье, 2023. С. 302–313.
18. Бабешко В. Н. Информационная поддержка жизненного цикла изделий // Cборник научных трудов VIII международной научно-практической конференции «Техника и технологии: пути инновационного развития». Курск, 28 июня 2019 года. Том 1. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2019. С. 24–26. EDN: TBUYKB.
19. Hiller J., Lipson H. Dynamic simulation of soft multimaterial 3d-printed objects. Soft robotics. 2014. Vol. 1. No. 1. Pp. 88–101.