Механизирани оръжия и манипулатори — казваме ви какво прави лабораторията по роботика на университета ITMO

Лаборатория по роботика е открита в университета ITMO на базата на катедрата по системи за управление и информатика (CS&I). Ще ви разкажем за проектите, по които работят в стените му, и ще ви покажем инструментите: индустриални роботизирани манипулатори, роботизирани устройства за захващане, както и инсталация за тестване на системи за динамично позициониране с помощта на роботизиран модел на надводен кораб.

Специализация

Лабораторията по роботика принадлежи към най-стария отдел на университета ITMO, който се нарича „Системи за управление и информатика“. Появява се през 1945 г. Самата лаборатория стартира през 1955 г. - тогава тя се занимава с проблемите на автоматизацията на измерванията и изчисленията на параметрите на надводните съдове. По-късно обхватът на областите беше разширен: бяха добавени кибернетика, CAD и роботика.

Днес лабораторията работи върху подобряването на индустриалните роботи. Служителите се занимават с проблеми, свързани с взаимодействието човек-машина – разработват безопасни контролни алгоритми, които контролират силата на робота, а също така работят върху колаборативни роботи, които могат да изпълняват задачи рамо до рамо с хората.

Лабораторията също така разработва алтернативни методи за дистанционно управление на групи роботи и създава софтуерни алгоритми, които могат да бъдат преконфигурирани за изпълнение на нови задачи онлайн.

проекти

Редица роботизирани системи в лабораторията са закупени от големи компании и са предназначени за изследователски или индустриални цели. Част от оборудването е произведено от служители като част от изследователска и развойна дейност.

Сред последните можем да подчертаем Роботизирана платформа Stewart с две степени на свобода. Академичната инсталация е предназначена да тества контролни алгоритми за задържане на топката в центъра на корта (можете да видите системата в действие в това видео).

Роботизираният комплекс се състои от правоъгълна платформа с резистивен сензорен субстрат, който определя координатите на топката. Задвижващите валове са закрепени към него с помощта на шарнирно съединение. Тези устройства променят ъгъла на платформата според управляващите сигнали, получени от компютъра чрез USB, и предотвратяват търкалянето на топката.

Комплексът разполага с допълнителни сервосистеми, които отговарят за компенсирането на смущенията. За да работят с тези задвижвания, персоналът на лабораторията е разработил специални алгоритми, които „изглаждат“ различни видове смущения, като вибрации или вятър.

Освен това паркът от роботи на лабораторията включва изследователска база KUKA youBot, който представлява петзвенен роботизиран манипулатор, монтиран на подвижна платформа с всепосочни колела.

Алгоритмите бяха тествани на робота KUKA youBot адаптивно управление за проследяване на движеща се цел. Те използват базирана на цифрова камера система за зрение и процедури за обработка на видео. В основата на този проект са изследванията в областта на адаптивното управление на нелинейни системи, провеждани от персонала на лабораторията.

Алгоритмите за управление се използват за компенсиране на външни влияния, действащи върху връзките на робота. В резултат на това машината е в състояние да държи работния инструмент във фиксирана точка в пространството и да го движи стабилно по дадена траектория.

Пример за проект, реализиран на базата на робота KUKA youBot е безсензорно отчитане на сила-въртящ момент. Заедно с британската компания TRA Robotics разработихме алгоритъм, който ни позволява да оценим силата на взаимодействие на работния инструмент с околната среда без скъпи сензори за сила-въртящ момент. Това позволи на робота да извършва по-сложни операции без помощта на външни системи.

Друг пример за роботизирана инсталация в лаборатория е клетка FESTO Robot Vision Cell. Този комплекс се използва за имитация технологични операции в производството, например заваряване. За да се реализира такъв сценарий, се поставя задачата за планиране на движението: симулиран заваръчен инструмент се движи около контура на метална част.

Освен това клетката е оборудвана със система за техническо зрение и е способна да решава проблеми със сортиране на части по цвят или форма.

Проектът, реализиран на базата на FESTO Robot Vision Cell с индустриалния робот Mitsubishi RV-3SDB, решава проблемите на планирането на движението.

Помага за опростяване на взаимодействието на оператора с контролера на робота при програмиране на сложни траектории. Идеята е автоматично да се програмират движенията на робот-инструмент, като се използват контури, изобразени на растерен чертеж. Достатъчно е да качите файл в системата и алгоритъмът самостоятелно ще подреди необходимите референтни точки и ще състави програмния код.

На практика полученият разтвор може да се използва за гравиране или рисуване.

Имаме го в нашия канал видео, в който нашият „художник-робот“ изобрази портрет на А. С. Пушкин. Технологията може да се използва и за заваряване на детайли със сложна форма. По същество това е роботизиран комплекс, който решава индустриални проблеми в лабораторни условия.

Лабораторията разполага и с трипръстен грайфер, оборудван със сензори за налягане, разположени на вътрешната повърхност на пръстите.

Такова устройство позволява манипулиране на чупливи предмети, когато е важно да се контролира прецизно силата на захващане, за да се избегне повреда.

Лабораторията разполага с роботизиран модел на надводен кораб, който е предназначен за тестване на системи за динамично позициониране.

Моделът е оборудван с няколко задвижващи механизма, както и радиокомуникационен хардуер за предаване на управляващи сигнали.

В лабораторията има плувен басейн, където се тества работата на управляващите алгоритми за поддържане на позицията на малък модел на надводен съд с компенсация на надлъжни и напречни премествания.

В момента се разработват планове за организиране на голям пул за провеждане на широкомащабни тестове със сложни сценарии.

Работа с партньори и планове

Един от нашите партньори е британската компания TRA Robotics. Заедно ние ние работим за подобряване на алгоритмите за управление на промишлени роботи за цифрово производствено предприятие. В такова предприятие целият производствен цикъл: от разработката до производството на индустриални продукти, ще се извършва от роботи и AI системи.

Други партньори са концернът Електроприбор, с който ние ние се развиваме мехатронни и роботизирани системи. Нашите студенти помагат на служителите на концерна в областта на приборостроенето, разработката на софтуер и производствените задачи.

Ние също сътрудничат с General Motors, ние се развиваме роботика съвместно с InfoWatch. Също така служителите на лабораторията са в тясно взаимодействие с компанията АД "Навис", която изпълнява проекти за разработване на системи за динамично позициониране на надводни съдове.

Работи в университета ITMO Младежка лаборатория по роботика, където учениците се подготвят за състезания от световна класа. Например през 2017 г. екипът ни Спечелени Световна олимпиада по роботи в Коста Рика, а през лятото на 2018 г. наши ученици са взели две награди на Всеруската олимпиада за ученици.

Ние планират привлече повече индустриални партньори и образова по-младото поколение руски учени. Може би те ще разработят роботи, които органично ще допълват човешкия свят и ще изпълняват по-рутинни и опасни задачи в предприятията.

Фотообиколки на други лаборатории на университета ITMO:

• Как работи университетът ITMO: Обиколка на нашата лаборатория за киберфизични системи
• Фабрична лаборатория на университета ITMO: Направи си сам Coworking пространство за креативни хора — показва какво има вътре

Източник: www.habr.com