В МАИ создают систему интуитивного обучения для роботов‑манипуляторов

Фото: Пресс-служба МАИ / Личный архив

В Московском авиационном институте разрабатывают инновационную систему интуитивного обучения для роботов‑манипуляторов. С её помощью устройство сможет запоминать, как оператор перемещает его, и затем повторять это движение. Разработка призвана сделать роботизированные технологии более доступными для небольших предприятий и бытового использования — обучить манипулятор новым задачам сможет любой человек без специальных навыков.

— На большинстве производств внедрение роботов требует сложной и дорогой настройки. Это создаёт серьёзные барьеры для малого бизнеса: высокие затраты на программирование, необходимость привлекать узкопрофильных специалистов и длительное время перенастройки при смене задач. Наша система решает эту проблему — манипулятор можно обучить новым движениям за несколько минут, — рассказал участник проекта, студент института № 4 «Радиоэлектроника, инфокоммуникации и информационная безопасность» МАИ Кирилл Котенев.

Проект реализуется командой студентов под руководством старшего преподавателя кафедр 704 «Информационно-управляющие комплексы летательных аппаратов» и 408 «Инфокоммуникации» МАИ Василия Егорова. 

Разрабатываемая система состоит из датчиков угла и специализированной программы для микроконтроллера. Датчики устанавливаются на двигатели поворота каждого звена манипулятора. Они определяют, в каком положении в данный момент находятся двигатели, и передают эту информацию на микроконтроллер.

Схема работы системы проста и интуитивно понятна. Оператор включает режим записи и сам двигает манипулятор по нужной траектории — например, чтобы перенести деталь с одного места на другое. В это время робот «запоминает» каждое движение: положение всех частей фиксируется 20 раз в секунду. Затем манипулятор воспроизводит эту последовательность: повторяет все шаги и точно копирует скорость, с которой оператор выполнял движение.

– На данный момент наша система сфокусирована на двух типах управления: на отслеживании положения при движении и на включении-выключении. Во втором случае речь идёт о таких функциях, как активация инструментов — например, включение сверла в нужной точке. Но список решаемых задач будет расширяться, – уточнил Кирилл Котенев.

Разработка может применяться во множестве отраслей. В малом бизнесе и на локальных производствах обученный манипулятор с клешнёй сможет автоматизировать рутинные операции: например, раскладывать тесто или перемещать противни в пекарнях, а манипулятор со сверлом – выполнять повторяющиеся действия, связанные со сборкой деталей. В быту роботы могут взять на себя часть домашних задач или стать помощниками для людей с ограниченными возможностями.

Технологии обучаемых манипуляторов только набирают популярность. В Китае уже существуют аналогичные решения, но у них есть недостаток: система фиксирует лишь ключевые точки траектории — например, где манипулятор начинает движение, где поворачивает и где заканчивает. Оптимальный путь между этими точками вычисляет специальный алгоритм, а для этого требуется мощное и дорогое оборудование. 

Решение МАИ не требует сложных вычислений – робот просто повторяет то, что запомнил. Это делает систему дешевле и гибче в использовании.

Сейчас разработчики проводят тестирование и отладку системы на собственном прототипе манипулятора с клешнёй. В ближайших планах – работа над повышением точности и надёжности её работы, обеспечение удобства взаимодействия с пользователем, а также тестирование в условиях, приближенных к реальным.