تم افتتاح معمل للروبوتات في جامعة ITMO على أساس قسم أنظمة التحكم والمعلوماتية (CS&I). سنخبرك عن المشاريع التي يعملون عليها داخل جدرانه ونعرض لك الأدوات: المناورات الآلية الصناعية، وأجهزة الإمساك الآلية، بالإضافة إلى تركيب لاختبار أنظمة تحديد المواقع الديناميكية باستخدام نموذج آلي لسفينة سطحية.
تخصص
ينتمي معمل الروبوتات إلى أقدم أقسام جامعة ITMO، والذي يسمى "أنظمة التحكم والمعلوماتية". ظهرت في عام 1945. تم إطلاق المختبر نفسه في عام 1955 - وفي ذلك الوقت كان يتعامل مع قضايا أتمتة القياسات وحسابات معلمات الأوعية السطحية. في وقت لاحق، تم توسيع نطاق المجالات: تمت إضافة علم التحكم الآلي، CAD، والروبوتات.
واليوم يعمل المختبر على تحسين الروبوتات الصناعية. يعالج الموظفون المشكلات المتعلقة بالتفاعل بين الإنسان والآلة، حيث يقومون بتطوير خوارزميات تحكم آمنة تتحكم في قوة الروبوت، ويعملون أيضًا على الروبوتات التعاونية التي يمكنها أداء المهام جنبًا إلى جنب مع الأشخاص.
ويعمل المختبر أيضًا على تطوير طرق بديلة للتحكم عن بعد في مجموعات من الروبوتات وإنشاء خوارزميات برمجية يمكن إعادة تشكيلها لأداء مهام جديدة عبر الإنترنت.
مشاريع
تم شراء عدد من الأنظمة الروبوتية في المختبر من شركات كبيرة وهي مخصصة للأغراض البحثية أو الصناعية. تم تصنيع بعض المعدات من قبل الموظفين كجزء من أعمال البحث والتطوير.
ومن بين هذه الأخيرة يمكننا تسليط الضوء مع درجتين من الحرية. تم تصميم التثبيت الأكاديمي لاختبار خوارزميات التحكم لإبقاء الكرة في وسط الملعب (يمكنك رؤية النظام أثناء العمل في ).
يتكون المجمع الآلي من منصة مستطيلة ذات ركيزة استشعار مقاومة تحدد إحداثيات الكرة. يتم ربط أعمدة القيادة به باستخدام مفصل دوار. تعمل محركات الأقراص هذه على تغيير زاوية المنصة وفقًا لإشارات التحكم الواردة من الكمبيوتر عبر USB وتمنع الكرة من التدحرج بعيدًا.
يحتوي المجمع على أجهزة إضافية مسؤولة عن التعويض عن الاضطرابات. لتشغيل محركات الأقراص هذه، طوَّر موظفو المختبر خوارزميات خاصة تعمل على "تلطيف" أنواع مختلفة من التداخل، مثل الاهتزازات أو الرياح.
بالإضافة إلى ذلك، تشتمل ساحة الروبوتات في المختبر على منشأة بحثية كوكا يو بوت، وهو عبارة عن مناور آلي بخمس وصلات مثبت على منصة متنقلة بعجلات شاملة الاتجاهات.
تم اختبار الخوارزميات على روبوت KUKA youBot . يستخدمون نظام رؤية قائم على الكاميرا الرقمية وإجراءات معالجة الفيديو. أساس هذا المشروع هو البحث في مجال التحكم التكيفي للأنظمة غير الخطية التي أجراها موظفو المختبر.
تُستخدم خوارزميات التحكم للتعويض عن التأثيرات الخارجية التي تؤثر على روابط الروبوت. ونتيجة لذلك، تكون الآلة قادرة على تثبيت أداة العمل عند نقطة ثابتة في الفضاء وتحريكها بثبات على طول مسار معين.
مثال على مشروع تم تنفيذه على أساس روبوت KUKA youBot . بالتعاون مع الشركة البريطانية TRA Robotics، قمنا بتطوير خوارزمية تسمح لنا بتقييم قوة تفاعل أداة العمل مع البيئة دون استخدام أجهزة استشعار عزم الدوران باهظة الثمن. سمح ذلك للروبوت بإجراء عمليات أكثر تعقيدًا دون مساعدة أنظمة خارجية.
مثال آخر على الإعداد الآلي في المختبر هو الخلية خلية الرؤية الروبوتية فيستو. يستخدم هذا المجمع ل العمليات التكنولوجية في الإنتاج، على سبيل المثال اللحام. لتنفيذ مثل هذا السيناريو، تم تعيين مهمة تخطيط الحركة: أداة لحام محاكاة تتحرك حول محيط الجزء المعدني.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الخلية مزودة بنظام رؤية تقني وقادر على حل مشاكل فرز الأجزاء حسب اللون أو الشكل.
المشروع، الذي تم تنفيذه على أساس خلية الرؤية الروبوتية FESTO مع الروبوت الصناعي Mitsubishi RV-3SDB، يحل مشاكل تخطيط الحركة.
فهو يساعد على تبسيط تفاعل المشغل مع وحدة التحكم الروبوتية عند برمجة المسارات المعقدة. تتمثل الفكرة في برمجة حركات أداة الروبوت تلقائيًا باستخدام الخطوط الموضحة في الرسم النقطي. يكفي تحميل ملف إلى النظام، وسوف تقوم الخوارزمية بترتيب النقاط المرجعية اللازمة بشكل مستقل وإنشاء رمز البرنامج.
في الممارسة العملية، يمكن استخدام الحل الناتج للنقش أو الرسم.
لدينا على قناتنا ، حيث صور "فناننا الآلي" صورة لـ A. S. Pushkin. ويمكن أيضًا استخدام هذه التقنية في لحام الأجزاء ذات الأشكال المعقدة. في جوهرها، هذا مجمع روبوتي يحل المشكلات الصناعية في ظروف المختبر.
يحتوي المختبر أيضًا على قابض ثلاثي الأصابع مزود بأجهزة استشعار للضغط موجودة على السطح الداخلي للأصابع.
يسمح مثل هذا الجهاز بالتعامل مع الأشياء الهشة عندما يكون من المهم التحكم بدقة في قوة القبضة لتجنب الضرر.
المختبر لديه نموذج آلي للسفينة السطحية، وهو مخصص لاختبار أنظمة تحديد المواقع الديناميكية.
وقد تم تجهيز النموذج مع العديد من المحركات، فضلا عن أجهزة الاتصالات اللاسلكية لنقل إشارات التحكم.
يوجد حوض سباحة في المختبر حيث يتم اختبار أداء خوارزميات التحكم مع تعويض النزوح الطولي والعرضي.
حاليًا، هناك خطط جارية لتنظيم مجموعة كبيرة لإجراء اختبارات واسعة النطاق بسيناريوهات معقدة.
العمل مع الشركاء والخطط
أحد شركائنا هو الشركة البريطانية TRA Robotics. سويا نحن على تحسين خوارزميات التحكم للروبوتات الصناعية لمؤسسة التصنيع الرقمي. في مثل هذه المؤسسة، سيتم تنفيذ دورة الإنتاج بأكملها: من التطوير إلى تصنيع المنتجات الصناعية، بواسطة الروبوتات وأنظمة الذكاء الاصطناعي.
ومن بين الشركاء الآخرين شركة Elektropribor التي نعمل معها الأنظمة الميكاترونيكية والروبوتية. يساعد طلابنا موظفي الاهتمام في مجال الأجهزة وتطوير البرمجيات ومهام الإنتاج.
نحن أيضا مع جنرال موتورز، الروبوتات مع InfoWatch. كما يتفاعل موظفو المختبر بشكل وثيق مع الشركة ، التي تنفذ مشاريع لتطوير أنظمة تحديد المواقع الديناميكية للسفن السطحية.
تعمل في جامعة ITMO حيث يستعد تلاميذ المدارس للمسابقات العالمية. على سبيل المثال، في عام 2017 فريقنا أولمبياد الروبوت العالمي في كوستاريكا، وفي صيف 2018 طلابنا جائزتان في أولمبياد عموم روسيا لأطفال المدارس.
نحن جذب المزيد من شركاء الصناعة وتثقيف جيل الشباب من العلماء الروس. ربما سيطورون روبوتات ستكمل عضويًا العالم البشري وتؤدي المزيد من المهام الروتينية والخطيرة في المؤسسات.
جولات تصويرية لمختبرات جامعة ITMO الأخرى:
المصدر: www.habr.com