An der ITMO-Universität wurde auf der Grundlage der Abteilung für Steuerungssysteme und Informatik (CS&I) ein Labor für Robotik eröffnet. Wir sprechen über die Projekte, an denen innerhalb seiner Mauern gearbeitet wird, und zeigen die Werkzeuge: industrielle Robotermanipulatoren, Robotergreifer sowie eine Anlage zum Testen dynamischer Positionierungssysteme anhand eines Robotermodells eines Überwasserschiffs.
Spezialisierung
Das Robotics Lab gehört zur ältesten Abteilung der ITMO University, die sich Control Systems and Informatics nennt. Sie erschien 1945. Das Labor selbst wurde 1955 ins Leben gerufen – damals befasste es sich mit der Automatisierung von Messungen und Berechnungen der Parameter von Überwasserschiffen. Später wurde das Spektrum der Fachgebiete erweitert: Kybernetik, CAD und Robotik kamen hinzu.
Heute beschäftigt sich das Labor mit der Verbesserung von Industrierobotern. Mitarbeiter lösen Fragestellungen im Zusammenhang mit der Mensch-Maschine-Interaktion – entwickeln sichere Steuerungsalgorithmen mit Roboterkraftsteuerung und arbeiten auch an kollaborativen Robotern, die Seite an Seite mit Menschen Aufgaben erledigen können.
Darüber hinaus entwickelt das Labor alternative Methoden zur Fernsteuerung von Robotergruppen und erstellt Softwarealgorithmen, die neu konfiguriert werden können, um online neue Aufgaben auszuführen.
Projekte
Eine Reihe von Laborrobotersystemen werden von großen Unternehmen gekauft und sind für Forschungs- oder Industriezwecke bestimmt. Ein Teil der Geräte wurde im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten von Mitarbeitern hergestellt.
Von Letzterem kann man unterscheiden mit zwei Freiheitsgraden. Die akademische Installation dient dazu, Kontrollalgorithmen zu testen, um den Ball in der Mitte des Spielfelds zu halten (Sie können das System in Aktion sehen). ).
Der Roboterkomplex besteht aus einer rechteckigen Plattform mit einem Widerstandssensorsubstrat, das die Koordinaten des Balls bestimmt. Die Antriebswellen werden mit Hilfe eines Drehgelenks daran befestigt. Diese Antriebe verändern den Winkel der Plattform entsprechend den Steuersignalen, die vom Computer über USB kommen, und verhindern, dass der Ball wegrollt.
Der Komplex verfügt über zusätzliche Servoantriebe, die für die Kompensation von Störungen zuständig sind. Für den Betrieb dieser Antriebe entwickelten die Labormitarbeiter spezielle Algorithmen, die verschiedene Arten von Störungen wie Vibrationen oder Wind „glätten“.
Darüber hinaus verfügt der Roboterpark des Labors über eine Forschungseinrichtung. KUKA youBotDabei handelt es sich um einen fünfgliedrigen Roboterarm, der auf einer mobilen Plattform mit omnidirektionalen Rädern montiert ist.
Algorithmen wurden am KUKA youBot-Roboter getestet . Sie nutzen ein digitales, kamerabasiertes Bildverarbeitungssystem und Videoverarbeitungsverfahren. Grundlage dieses Projekts sind Forschungen auf dem Gebiet der adaptiven Regelung nichtlinearer Systeme, die von den Labormitarbeitern durchgeführt werden.
Zur Kompensation äußerer Einflüsse auf die Roboterglieder werden Regelalgorithmen eingesetzt. Dadurch ist die Maschine in der Lage, das Arbeitswerkzeug an einem festen Punkt im Raum zu halten und es gleichmäßig entlang einer vorgegebenen Flugbahn zu bewegen.
Ein Beispiel für ein auf Basis des KUKA youBot-Roboters umgesetztes Projekt ist . Gemeinsam mit dem britischen Unternehmen TRA Robotics haben wir einen Algorithmus entwickelt, der es uns ermöglicht, die Wechselwirkungskräfte zwischen Arbeitswerkzeug und Umgebung ohne teure Drehmomentsensoren abzuschätzen. Dadurch konnte der Roboter komplexere Vorgänge ausführen, ohne auf externe Systeme zurückgreifen zu müssen.
Ein weiteres Beispiel für einen Roboteraufbau in einem Labor ist eine Zelle FESTO Robot Vision Cell. Dieser Komplex wird verwendet für technologische Vorgänge in der Produktion, wie zum Beispiel Schweißen. Zur Umsetzung eines solchen Szenarios stellt sich die Aufgabe der Bewegungsplanung: Ein imitiertes Schweißwerkzeug umgeht die Kontur eines Metallteils.
Darüber hinaus ist die Zelle mit einem Vision-System ausgestattet und kann das Problem der Teilesortierung nach Farbe oder Form lösen.
Das auf der FESTO Robot Vision Cell mit dem Industrieroboter Mitsubishi RV-3SDB basierende Projekt löst Bewegungsplanungsprobleme.
Es trägt dazu bei, den Interaktionsprozess zwischen dem Bediener und der Robotersteuerung bei der Programmierung komplexer Trajektorien zu vereinfachen. Die Idee besteht darin, die Bewegungen des Roboterwerkzeugs anhand der in der Bitmap dargestellten Konturen automatisch zu programmieren. Es reicht aus, eine Datei in das System hochzuladen, und der Algorithmus setzt selbstständig die notwendigen Referenzpunkte und erstellt den Programmcode.
In der Praxis kann die resultierende Lösung zum Gravieren oder Zeichnen angewendet werden.
Wir haben auf dem Kanal , in dem unser „Roboter-Künstler“ ein Porträt von A. S. Puschkin darstellte. Die Technologie kann auch zum Schweißen von Teilen mit komplexer Form eingesetzt werden. Tatsächlich handelt es sich hierbei um einen Roboterkomplex, der industrielle Probleme im Labor löst.
Das Labor verfügt außerdem über einen Dreifingergreifer, der mit Drucksensoren an der Innenfläche der Finger ausgestattet ist.
Ein solches Gerät ermöglicht die Handhabung zerbrechlicher Gegenstände, wenn es wichtig ist, die Greifkraft genau zu steuern, um Beschädigungen zu vermeiden.
Das Labor hat Robotermodell eines Überwasserschiffs, das zum Testen dynamischer Positionierungssysteme konzipiert ist.
Das Modell ist mit mehreren Aktoren sowie Funkkommunikationshardware zur Übertragung von Steuersignalen ausgestattet.
Im Labor gibt es ein Schwimmbad, in dem die Leistungsfähigkeit von Regelalgorithmen überprüft wird mit Ausgleich von Längs- und Querverschiebungen.
Derzeit ist geplant, einen großen Pool für groß angelegte Tests mit komplizierten Szenarien zu organisieren.
Arbeiten Sie mit Partnern und Plänen
Einer unserer Partner ist das britische Unternehmen TRA Robotics. Gemeinsam wir zur Verbesserung von Steuerungsalgorithmen für Industrieroboter für ein digitales Produktionsunternehmen. In einem solchen Unternehmen wird der gesamte Produktionszyklus von der Entwicklung bis zur Herstellung industrieller Produkte von Robotern und KI-Systemen durchgeführt.
Zu den weiteren Partnern gehört der Konzern Elektropribor, mit dem wir zusammen arbeiten mechatronische und robotische Systeme. Unsere Studierenden helfen den Mitarbeitern der Gruppe bei Instrumentierungs-, Softwareentwicklungs- und Produktionsaufgaben.
wir auch mit General Motors Robotik zusammen mit InfoWatch. Außerdem arbeiten die Labormitarbeiter eng mit dem Unternehmen zusammen. , das Projekte zur Entwicklung dynamischer Positionierungssysteme für Überwasserschiffe umsetzt.
Arbeitet an der ITMO-Universität Hier bereiten sich Studenten auf Weltklasse-Wettbewerbe vor. Zum Beispiel im Jahr 2017 unser Team Weltroboterolympiade in Costa Rica und im Sommer 2018 unsere Schüler zwei Preise bei der Allrussischen Olympiade für Schüler.
Wir mehr Industriepartner anziehen und die jüngere Generation russischer Wissenschaftler ausbilden. Vielleicht sind sie es, die solche Roboter entwickeln werden, die die menschliche Welt organisch ergänzen und in Unternehmen routinemäßigere und gefährlichere Aufgaben erledigen.
Fototouren durch andere Labore der ITMO-Universität:
Source: habr.com