Безопасные, недорогие, модульные, самопрограммируемые роботы

Многие рабочие процессы были бы почти немыслимы сегодня без роботов. Но роботы, работающие на производственных объектах, часто представляют опасность для работников, потому что они недостаточно чутко реагируют на окружающую среду. Чтобы в будущем людям и роботам было легче работать в непосредственной близости, ученые разработали новую систему: IMPROV.

Многие рабочие процессы были бы почти немыслимы сегодня без роботов. Но роботы, работающие на производственных объектах, часто представляют опасность для работников, потому что они недостаточно чутко реагируют на окружающую среду. Чтобы в будущем людям и роботам было легче работать в непосредственной близости, профессор Матиас Альтофф из Технического университета Мюнхена (TUM) разработал новую систему: IMPROV.

Когда компании используют роботов для производства товаров, им, как правило, приходится помещать своих автоматических помощников в защитные клетки, чтобы снизить риск травмирования людей, работающих поблизости. Новая система может вскоре освободить роботов от их клеток и, таким образом, изменить стандартную практику в мире автоматизации: профессор Матиас Альтофф разработал принцип набора инструментов для простой сборки безопасных роботов с использованием различных компонентов. Модули можно комбинировать практически любым желаемым способом, что позволяет компаниям настраивать своих роботов для широкого спектра задач или просто заменять поврежденные компоненты. Система профессора Альтоффа представлена в статье в журнале Science Robotics за июнь 2019 года.

Встроенный чип позволяет роботу программировать себя

Роботы, которые могут быть настроены индивидуально с использованием набора компонентов, были замечены ранее. Однако каждая новая модель требовала экспертного программирования перед вводом в эксплуатацию. Проф. Althoff оснастил каждый модуль в своем наборе инструментов для роботов IMPROV микросхемой, которая позволяет каждому модульному роботу программировать себя на основе своего индивидуального инструментария.

Следить за людьми, работающими поблизости

«Наша модульная конструкция вскоре сделает экономически эффективными создание рабочих роботов. Но принцип набора инструментов дает еще большее преимущество: с помощью IMPROV мы можем разрабатывать безопасных роботов, которые реагируют на людей и избегают контактов с ними», — говорит Альтофф., С чипом, установленным в каждом модуле, и функцией самопрограммирования, робот автоматически знает все данные о действующих в нем силах, а также его собственную геометрию. Это позволяет роботу предсказывать свой собственный путь движения.

В то же время центр управления роботом использует данные с камер, установленных в помещении, для сбора данных о перемещениях людей, работающих поблизости. Используя эту информацию, робот, запрограммированный с помощью IMPROV, может моделировать возможные последующие перемещения всех соседних рабочих. В результате он может остановиться, прежде чем соприкоснуться, например, с рукой — или с другими приближающимися объектами. «С помощью IMPROV мы можем гарантировать, что элементы управления будут работать правильно. Поскольку роботы автоматически программируются на все возможные движения поблизости, никто не сможет дать им указание сделать что-то не так», — говорит Альтофф.

IMPROV сокращает время цикла

Для своего набора инструментов ученые использовали стандартные промышленные модули для некоторых деталей, дополненные необходимыми микросхемами и новыми компонентами от 3D-принтера. В исследовании пользователей Althoff и его команда показали, что IMPROV не только делает рабочих роботов дешевле и безопаснее, но и ускоряет их: им требуется на 36% меньше времени для выполнения своих задач, чем в предыдущих решениях, которые требуют постоянной зоны безопасности вокруг робота.