Робот – это интеграция различных датчиков между собой, например, за координатами шарика следит камера. Обучение можно начать с того, чтобы попробовать эту камеру откалибровать. Потом мы составляем описание движения, которое нам нужно; мы предполагали, что в конечный набор войдет несколько поверхностей для манипуляции объектом, чтобы студенты могли составлять описание движения по поверхностям разной кривизны. Например, сначала «научили» робота катать шарик по кругу, потом – по эллипсу, после этого можно переходить к контуру-бабочке.
Почему такую установку до вас никто не создал?
Здесь ситуация похожа на ту, что была в анекдоте: почему Неуловимый Джо такой неуловимый? Потому что ловить его никто не хочет. Эта задача была поставлена в 1998 году, и несколько лабораторий пыталась ее решить, но они находили ответы только для частных случаев. Мы придумали новые аналитические методы, численные методы расчета траекторий движения, и показываем, что наши методы работают. А приложений этой технологии в промышленности очень много.
Например, когда вы даете промышленному роботу баллончик с краской, у него нет обратной связи, он не соприкасается с объектом воздействия – есть только струя краски, которую он пускает в нужном направлении. К точности его движений предъявляются определенные требования, и есть допуски, за которые оно не должно выходить. Робот – это сложная механическая конструкция, в ней много узлов, и небольшие изменения движения в каждом из них с нарастающим эффектом могут дать не ту траекторию движения, которая нужна. Программист дал роботу команду вырезать сверлом круг на листе металла, и если, грубо говоря, лист подан криво, робот может в итоге вырезать что угодно. Программист все сделал верно, и робот тоже «считает», что он вырезал круг, это просто ошибка, которая не обрабатывается внешним планировщиком движения. Наше ноу-хау заключается в том, что происходит слежение за изменением среды, и траектория подстраивается под нужное движение объекта.
То есть можно сказать, вы учите роботов «понимать», когда они делают что-то неправильно?
Это очень упрощенное видение. У каждого робота есть свои функциональные ограничения, некоторые движения он в принципе не может совершить, но некоторые может делать идеально. И мы можем посмотреть, что доверить этому роботу, выяснить, на что робот способен и какие операции он может выполнять. Если внедрить это повсеместно – можно будет оптимизировать и автоматизировать многие производственные процессы.
Кто может использовать вашу разработку?
Если говорить о «Бабочке» как о технологии – допустим, МЧС могут потребоваться установки, которые могут в отсутствие человека въехать в зараженную зону, определить, что источником загрязнения являются, например, емкости с какой-то жидкостью. Они должны будут поднять эти емкости и доставить их на место, при этом не пролив содержимое. Или, например, ведутся работы в зоне катастрофы, оттуда нужно вывезти раненых. Робот должен приехать, подобрать человека, погрузить в какую-то тележку и доставить к медикам. Те манипуляторы, которые есть у МЧС сейчас, доставят не живого человека, а труп – они просто передавят его. Но если мы говорим о манипулировании при неудерживающем контакте, робот подъедет, подберет и доставит объект куда нужно, не захватывая его. Эта же технология может использоваться в медицине – для создания систем, не настроенных на конкретного человека, для систем беспилотного управления автомобилем и так далее.
Пока что мы заняты тем, что разрабатываем лабораторный комплекс для студентов технических вузов. У нас уже есть предварительные заказы, потенциальные клиенты высказывали нам пожелания о том, что можно улучшить с точки зрения юзабилити. Например, в изначальной конструкции используется достаточно сложное устройство с дорогим программным обеспечением, которое мы решили заменить компьютером за $100 с открытым ПО. Мы учитываем рекомендации, и до конца года собираемся подготовить кастомизируемый продукт, который будет удовлетворять потребностям заказчика. Лабораторные работы на установке будут проводить студенты, поэтому необходимо, чтобы использование комплекса для них было простым и понятным, чтобы сама установка была «неубиваемой», и если с ней что-то случится, нужно, чтобы заменить испорченный узел было недорого. Кроме того, сейчас нам нужно полностью описать эти лабораторные работы и получить соответствующие патенты.
Беседовал Александр Пушкаш,
Редакция новостного портала Университета ИТМО
17 сентября 2015