Na Univerzitetu ITMO na bazi Katedre za upravljačke sisteme i informatiku (CS&I) otvorena je laboratorija za robotiku. Govorit ćemo o projektima na kojima se radi unutar njegovih zidova i pokazati alate: industrijske robotske manipulatore, robotske hvataljke, kao i instalaciju za testiranje sistema dinamičkog pozicioniranja pomoću robotskog modela površinskog plovila.
Specijalizacija
Laboratorija za robotiku pripada najstarijem odsjeku na Univerzitetu ITMO, koji se zove Kontrolni sistemi i informatika. Pojavila se 1945. Sama laboratorija pokrenuta je 1955. godine - tada se bavila automatizacijom mjerenja i proračuna parametara površinskih brodova. Kasnije je raspon područja proširen: dodani su kibernetika, CAD i robotika.
Danas se laboratorij bavi unapređenjem industrijskih robota. Zaposleni rješavaju probleme vezane za interakciju čovjeka i stroja - razvijaju sigurne algoritme upravljanja s kontrolom sile robota, a također rade na kolaborativnim robotima koji mogu obavljati zadatke rame uz rame s ljudima.
Takođe, laboratorija razvija alternativne metode za daljinsko upravljanje grupama robota i kreira softverske algoritme koji se mogu rekonfigurisati za obavljanje novih zadataka onlajn.
Projekti
Brojni laboratorijski robotski sistemi se kupuju od velikih kompanija i namijenjeni su za istraživačke ili industrijske svrhe. Dio opreme su proizveli zaposleni u sklopu istraživačko-razvojnog rada.
Od potonjih se može razlikovati sa dva stepena slobode. Akademska instalacija je dizajnirana za testiranje kontrolnih algoritama za držanje lopte u centru mjesta (možete vidjeti sistem u akciji u ).
Robotski kompleks sastoji se od pravokutne platforme sa otpornom senzorskom podlogom koja određuje koordinate lopte. Pogonske osovine su pričvršćene na njega uz pomoć okretnog zgloba. Ovi pogoni menjaju ugao platforme u skladu sa kontrolnim signalima koji dolaze sa računara preko USB-a i ne dozvoljavaju da se lopta otkotrlja.
Kompleks ima dodatne servo pogone koji su odgovorni za kompenzaciju smetnji. Za rad ovih pogona, laboratorijsko osoblje razvilo je posebne algoritme koji „izglađuju“ različite vrste smetnji, poput vibracija ili vjetra.
Osim toga, robotski park laboratorije ima istraživački objekat. KUKA youBot, koji je robotska ruka s pet karika postavljena na mobilnu platformu sa višesmjernim kotačima.
Algoritmi su testirani na robotu KUKA youBot . Oni koriste sistem vida zasnovan na digitalnoj kameri i postupke obrade videa. Osnova ovog projekta je istraživanje u oblasti adaptivnog upravljanja nelinearnim sistemima koje sprovodi osoblje laboratorije.
Upravljački algoritmi se koriste za kompenzaciju vanjskih utjecaja koji djeluju na veze robota. Kao rezultat toga, mašina je u stanju da drži radni alat na fiksnoj tački u prostoru i da ga stabilno pomera duž date putanje.
Primjer projekta implementiranog na bazi KUKA youBot robota je . Zajedno sa britanskom kompanijom TRA Robotics razvili smo algoritam koji nam omogućava da procijenimo silu interakcije između radnog alata i okoline bez skupih senzora momenta. To je omogućilo robotu da izvodi složenije operacije bez pribjegavanja vanjskim sistemima.
Još jedan primjer robotske postavke u laboratoriju je ćelija FESTO Robot Vision Cell. Ovaj kompleks se koristi za tehnološke operacije u proizvodnji, kao što je zavarivanje. Za implementaciju takvog scenarija postavlja se zadatak planiranja kretanja: imitacijski alat za zavarivanje zaobilazi konturu metalnog dijela.
Osim toga, ćelija je opremljena sistemom za vid i može riješiti problem sortiranja dijelova po boji ili obliku.
Projekat, baziran na FESTO Robot Vision Cell sa industrijskim robotom Mitsubishi RV-3SDB, rješava probleme planiranja kretanja.
Pomaže da se pojednostavi proces interakcije između operatera i robotskog kontrolera prilikom programiranja složenih putanja. Ideja je da se automatski programiraju pokreti robotskog alata koristeći konture prikazane na bitmapu. Dovoljno je učitati datoteku u sistem, a algoritam će samostalno postaviti potrebne referentne tačke i sastaviti programski kod.
U praksi se dobiveno rješenje može primijeniti na graviranje ili crtanje.
Imamo na kanalu , u kojoj je naš "robot-umjetnik" prikazao portret A. S. Puškina. Također, tehnologija se može koristiti za zavarivanje dijelova složenog oblika. Zapravo, ovo je robotski kompleks koji rješava industrijske probleme u laboratoriju.
U laboratoriji se nalazi i hvataljka s tri prsta opremljena senzorima pritiska koji se nalaze na unutrašnjoj površini prstiju.
Takav uređaj omogućava manipulaciju lomljivim predmetima, kada je važno precizno kontrolisati silu hvatanja kako bi se izbjegla oštećenja.
Laboratorija ima robotski model površinskog broda, koji je dizajniran za testiranje sistema dinamičkog pozicioniranja.
Model je opremljen sa nekoliko aktuatora, kao i radio komunikacijskim hardverom za prijenos upravljačkih signala.
U laboratoriji se nalazi bazen u kojem se provjerava rad algoritama upravljanja uz kompenzaciju uzdužnih i poprečnih pomaka.
Trenutno se planira organiziranje velikog bazena za velike testove sa komplikovanim scenarijima.
Rad sa partnerima i planovi
Jedan od naših partnera je britanska kompanija TRA Robotics. Zajedno mi o poboljšanju algoritama upravljanja industrijskim robotima za digitalno proizvodno preduzeće. U takvom preduzeću ceo proizvodni ciklus, od razvoja do proizvodnje industrijskih proizvoda, obavljaće roboti i AI sistemi.
Među ostalim partnerima je koncern Elektropribor sa kojim smo mehatronički i robotski sistemi. Naši studenti pomažu zaposlenima grupe u poslovima instrumentacije, razvoja softvera i proizvodnje.
Mi takođe sa General Motorsom robotika zajedno sa InfoWatch-om. Takođe, laboratorijsko osoblje usko je u kontaktu sa kompanijom. , koja implementira projekte za razvoj sistema za dinamičko pozicioniranje površinskih plovila.
Radi na Univerzitetu ITMO gdje se učenici pripremaju za takmičenja svjetske klase. Na primjer, 2017. naš tim Svjetska robotska olimpijada u Kostariki, a na ljeto 2018. naši učenici dvije nagrade na Sveruskoj olimpijadi za školarce.
Mi privući više industrijskih partnera i obrazovati mlađu generaciju ruskih naučnika. Možda će upravo oni razviti takve robote koji će organski upotpuniti ljudski svijet i obavljati rutinskije i opasnije zadatke u poduzećima.
Foto obilasci drugih laboratorija Univerziteta ITMO:
izvor: www.habr.com