Доцент Института робототехники Университета Иннополис Александр Климчик в интервью «Хайтек» рассказал о направлениях разработок Центра развития робототехники. Центр дорабатывает систему управления для антропоморфного робота компании «Андроидная техника», разрабатывает быстросъемный модуль для автономного КАМАЗа, делает решение на базе дронов для сбора информации о загрязнении газом, обучает контроллер робота-манипулятора компании «АркодимПро» и исследует взаимодействие роботов с податливой средой.
…что разрабатывает именно ваш центр?
Сейчас мы ведем пять проектов.
Первый — с компанией «Андроидная техника». Мы дорабатываем систему управления для их антропоморфного робота. Хотим сделать его полностью автономным: чтобы он мог самостоятельно перемещаться, распознавать, где он находится, выполнять конкретные задачи, строить карты. Второй модуль этого проекта — работа с двигательной системой робота. Будем делать элементную базу, превратив ее в передовую, используем новые типы приводов, в том числе приводы с переменной жесткостью. Они повысят проходимость, энергоэффективность и скорость движения за счет более быстрого гашения колебаний в момент контакта робота с землей.
Второй проект с КАМАЗом. Мы разрабатываем быстросъемный модуль для автономного КАМАЗа. Модуль будет состоять из двух частей. Нижний ярус — это сенсорика и компьютер, который подключается к самому КАМАЗу и делает его автономным. Верхний ярус — это беспилотник, который в случае необходимости взлетает, показывает карту местности и прокладывает оптимальный путь для КАМАЗа в заданную точку, учитывая все неровности.
С питерской компанией «Лед Микросенсор»: они изготавливают сенсоры-газоанализаторы, а мы делаем для них решение на базе дронов для сбора информации о загрязнении газом на замкнутой территории. Наша задача — повесить этот сенсор на дрон и облететь территорию, предоставить информацию по уровню загрязнения оператору, чтобы он принял решение, нужно ли дополнительно что-то изучать либо принимать какие-то меры.
Следующий проект в компании «АркодимПро». Это казанская компания, которая разрабатывает свой робот-манипулятор с силомоментной обратной связью с использованием двойных энкодеров. Они позволят определить внешнее усилие и сделать робота пригодным для сборки и механообработки рядом с человеком.
Еще одно преимущество этого робота — полностью открытый контроллер. Мы сможем научить его тому, что разрабатывала моя группа за последние 10 лет. Обычные промышленные роботы — это закрытый черный ящик: мы можем только изменять входные воздействия. А здесь мы сможем записывать математические модели самого контроллера.
Еще один проект — это взаимодействие роботов с податливой средой. Мы разработали алгоритм, который позволяет определить, какое усилие приложено к роботу и где оно приложено. Когда говорю, какое усилие, подразумеваю природу, т.е. это человек, другой робот или препятствие. Роботу важно понять, что это, чтобы потом использовать различные алгоритмы реагирования на это усилие. Это может быть использовано где угодно: когда робот понимает, с чем имеет дело, он становится более самостоятельным в принятии решения.
Вы упомянули антропоморфных роботов. Зачем они нужны?
Антропоморфные роботы — это замена человека в опасной среде. Например, мы бы хотели убрать человека из атомных реакторов. Антропоморфный робот может выполнять операции в среде, где работает человек, так как у него та же кинематика, что и у человека. Он может эффективно выполнять задачи в данной среде. На сегодняшний момент большинство таких роботов управляются дистанционно. А мы пытаемся сделать робота полностью автономным, чтобы давать команды более высокого уровня и чтобы робот сам выполнял основные действия. Например, мы хотим попросить робота принести что-то, не указывая, где это, и только если он не справится, подсказать, где это найти.
Человекоподобность делает робота и самым сложным устройством, и наиболее универсальным. Он может выполнять сложные операции, он может перемещаться в той же среде, где человек. Если мы знаем, что не нужно подниматься по лестнице, то колесные роботы будут гораздо устойчивее и быстрее перемещаться. Но как только понадобится подняться по лестнице или переступить через порог — у колесного робота возникнут проблемы.
Зачастую достаточно просто одного манипулятора. А если мы хотим, чтобы он мог наращивать спектр задач, которые он может выполнять, тогда уже стоит делать его максимально похожим на человека.
Автономность — это самостоятельность в принятии решения?
Команды все-таки мы ему посылаем, а как ее выполнить, он решает сам. Допустим, мы поставили задачу, чтобы он прошел из одного помещения в другое. Но мы не ставим ограничения, как он будет туда добираться. Он может просто пройти в коридор и войти в соседнюю дверь, а если у него нет прямого прохода, ему нужно на три этажа вверх подняться, а потом на четыре вниз спуститься, — вот эти задачи он должен решать самостоятельно. Он будет использовать карту помещения, которую ему предоставят, либо где-то ее достанет. Мы можем ему дать предварительную рекомендацию, но, в конечном счете, не должны водить его за руку.
В роботе задействованы какие-то элементы искусственного интеллекта. Это алгоритмы, которые мы ему зашьем, машинное зрение, которое позволяет ему оценить, где он находится, картографирование, чтобы сориентировать себя на местности и ведение диалога с человеком.
Какая самая сложная задача в создании человекоподобного робота?
Технически наиболее сложная задача при создании робота — это его устойчивое движение. Если человек стоит на месте, то это кажется очень тривиальной задачей. Такая задача устойчивости не возникает ни в каких других роботах. У автомобильных роботов всегда 4 точки опоры, центр массы не меняется. У антропоморфного робота центр массы постоянно меняется. Когда он движется, у него остается одна точка опоры и нужно балансировать — рассчитывать динамическое равновесие, — чтобы он не упал.
Интервью полностью читайте: «Хайтек» 3 мая, Александр Климчик, Университет Иннополис — о перспективах робототехники в России и антропоморфных роботах