Na Univerzi ITMO je na podlagi Oddelka za krmilne sisteme in informatiko (CS&I) odprt laboratorij za robotiko. Povedali vam bomo o projektih, ki jih izvajajo znotraj njegovih zidov, in vam pokazali orodja: industrijske robotske manipulatorje, robotske prijemalne naprave, pa tudi instalacijo za testiranje sistemov dinamičnega pozicioniranja z uporabo robotskega modela površinskega plovila.
specializacija
Laboratorij za robotiko spada v najstarejši oddelek Univerze ITMO, ki se imenuje “Vodilni sistemi in informatika”. Pojavila se je leta 1945. Sam laboratorij je bil ustanovljen leta 1955 - takrat se je ukvarjal z vprašanji avtomatizacije meritev in izračunov parametrov površinskih plovil. Kasneje se je nabor področij razširil: dodali so kibernetiko, CAD in robotiko.
Danes se laboratorij ukvarja z izboljšanjem industrijskih robotov. Zaposleni se ukvarjajo z vprašanji, povezanimi z interakcijo človek-stroj – razvijajo algoritme varnega nadzora, ki nadzorujejo silo robota, in delajo tudi na sodelujočih robotih, ki lahko opravljajo naloge vzporedno z ljudmi.
Laboratorij razvija tudi alternativne metode za daljinsko upravljanje skupin robotov in ustvarjanje programskih algoritmov, ki jih je mogoče preoblikovati za izvajanje novih nalog na spletu.
Projekti
Številni robotski sistemi v laboratoriju so kupljeni od velikih podjetij in so namenjeni za raziskovalne ali industrijske namene. Del opreme so izdelali zaposleni v okviru raziskovalno-razvojnega dela.
Med slednjimi lahko izpostavimo z dvema stopnjama svobode. Akademska instalacija je namenjena testiranju kontrolnih algoritmov za držanje žoge na sredini igrišča (delovanje sistema si lahko ogledate v ).
Robotski kompleks je sestavljen iz pravokotne platforme z uporovno senzorsko podlago, ki določa koordinate žoge. Pogonske gredi so nanj pritrjene z vrtljivim zglobom. Ti pogoni spreminjajo kot ploščadi glede na krmilne signale, prejete iz računalnika prek USB-ja, in preprečujejo, da bi se žogica odkotalila.
Kompleks ima dodatne servomotorje, ki so odgovorni za kompenzacijo motenj. Za delovanje teh pogonov je laboratorijsko osebje razvilo posebne algoritme, ki "gladijo" različne vrste motenj, kot so vibracije ali veter.
Poleg tega robotski park laboratorija vključuje raziskovalni objekt KUKA youBot, ki je petčlenski robotski manipulator, nameščen na premični platformi z vsesmernimi kolesi.
Algoritme smo testirali na robotu KUKA youBot . Uporabljajo sistem vida, ki temelji na digitalni kameri, in postopke video obdelave. Osnova tega projekta so raziskave na področju adaptivnega vodenja nelinearnih sistemov, ki jih izvaja laboratorijsko osebje.
Krmilni algoritmi se uporabljajo za kompenzacijo zunanjih vplivov, ki delujejo na robotske povezave. Posledično lahko stroj drži delovno orodje na fiksni točki v prostoru in ga enakomerno premika po dani poti.
Primer projekta, izvedenega na osnovi robota KUKA youBot je . Skupaj z britanskim podjetjem TRA Robotics smo razvili algoritem, ki nam omogoča ovrednotenje sile interakcije delovnega orodja z okoljem brez dragih senzorjev sile-navora. To je robotu omogočilo izvajanje bolj zapletenih operacij brez pomoči zunanjih sistemov.
Drug primer robotske postavitve v laboratoriju je celica FESTO robotska vidna celica. Ta kompleks se uporablja za tehnološke operacije v proizvodnji, na primer varjenje. Za izvedbo takšnega scenarija je postavljena naloga načrtovanja gibanja: simulirano varilno orodje se premika po konturi kovinskega dela.
Poleg tega je celica opremljena s sistemom tehničnega vida in je sposobna reševati probleme razvrščanja delov po barvi ali obliki.
Projekt, izveden na osnovi FESTO Robot Vision Cell z industrijskim robotom Mitsubishi RV-3SDB, rešuje probleme načrtovanja gibanja.
Pomaga poenostaviti interakcijo operaterja s krmilnikom robota pri programiranju kompleksnih trajektorij. Ideja je samodejno programirati premike robotskega orodja z uporabo kontur, upodobljenih na rastrski risbi. Dovolj je naložiti datoteko v sistem in algoritem bo samostojno uredil potrebne referenčne točke in sestavil programsko kodo.
V praksi lahko dobljeno raztopino uporabimo za graviranje ali risanje.
Imamo ga na našem kanalu , v katerem je naš "umetnik robot" upodobil portret A. S. Puškina. Tehnologijo je mogoče uporabiti tudi za varjenje delov kompleksnih oblik. V bistvu je to robotski kompleks, ki rešuje industrijske probleme v laboratorijskih pogojih.
Laboratorij ima tudi triprsto prijemalo, opremljeno s senzorji pritiska, ki se nahajajo na notranji površini prstov.
Takšna naprava omogoča manipulacijo z lomljivimi predmeti, ko je pomembno natančno kontrolirati silo prijema, da se izognete poškodbam.
Laboratorij ima robotski model površinskega plovila, ki je namenjen testiranju sistemov za dinamično pozicioniranje.
Model je opremljen z več aktuatorji, kot tudi z radijsko komunikacijsko strojno opremo za prenos krmilnih signalov.
V laboratoriju je plavalni bazen, kjer se testira delovanje krmilnih algoritmov s kompenzacijo vzdolžnih in prečnih pomikov.
Trenutno potekajo načrti za organizacijo velike skupine za izvedbo obsežnih testov z zapletenimi scenariji.
Delo s partnerji in načrti
Eden od naših partnerjev je britansko podjetje TRA Robotics. Skupaj mi o izboljšanju krmilnih algoritmov za industrijske robote za digitalno proizvodno podjetje. V takem podjetju bodo celoten proizvodni cikel: od razvoja do izdelave industrijskih izdelkov, izvajali roboti in sistemi AI.
Drugi partnerji so še koncern Elektropribor, s katerim smo mehatronski in robotski sistemi. Naši študenti pomagajo zaposlenim v koncernu na področju instrumentacije, razvoja programske opreme in proizvodnih nalog.
Smo tudi z General Motors, robotike skupaj z InfoWatčem. Prav tako zaposleni v laboratoriju tesno sodelujejo s podjetjem , ki izvaja projekte razvoja sistemov dinamičnega pozicioniranja površinskih plovil.
Deluje na Univerzi ITMO , kjer se šolarji pripravljajo na tekmovanja svetovnega formata. Na primer, leta 2017 naša ekipa Svetovna robotska olimpijada v Kostariki, poleti 2018 pa naši učenci dve nagradi na vseruski olimpijadi za šolarje.
Mi privabiti več industrijskih partnerjev in izobraževati mlajšo generacijo ruskih znanstvenikov. Morda bodo razvili robote, ki bodo organsko dopolnjevali človeški svet in bodo opravljali bolj rutinska in nevarna opravila v podjetjih.
Foto ogledi drugih laboratorijev Univerze ITMO:
Vir: www.habr.com