Виталий Янко: «Российские изобретения славятся ноу-хау» 

Конструкторы для обучения детей робототехнике

Share Button

«Занимательная робототехника» побеседовала с Виталием Янко, коммерческим директором группы компаний Robotikum. Он пояснил, как именно робот «Бабочка» производства ООО «Образовательная робототехника» помогает при обучении, рассказал, каковы особенности отечественных роботов, и каковы требования у предприятий к промышленным роботам. 

Робот "Бабочка"

Робот «Бабочка»

 — О роботе «Бабочка» наши читатели уже хорошо знают, но давайте напомним им, как начиналась история этого робота. 

— Мы смогли сделать довольно уникальную образовательную платформу, покопавшись в которой, можно найти много интересного. Кажется, что здесь простая механика, а на самом деле человек повторить таких манипуляций не может. Ведь чем меньше объект манипулирования, тем больше нужна точность — а наш робот довольно невелик, и манипулирует он небольшими объектами, что требует точности и скорости движений в 10-20 раз выше человеческих!

Три года назад Максим Суров (кстати, выпускник пермского физфака) сделал это в своей кандидатской диссертации и презентовал разработку на ICRA, главной ежегодной конференции по робототехнике американского общества инженеров IEEE, www.iсra2015.org — тогда она проходила в Сиэтле. Было подано около 2500 работ, и наша вошла в число 7 лучших и получила «серебро». В тот год ещё была выставка, всего было представлено около 60 компаний и только одна, наша из России — между стендами Tesla Motors и MatLab. Сразу же Стэнфорд, Беркли, MIT захотели купить еще прототип. Наша команда поняла, что эта платформа может стать не просто демонстратором, а ещё и обучающим продуктом.

— Как именно робот «Бабочка» помогает студентам обучаться? 

— Есть такие роботы, которые удобно использовать в университетах для обучения через исследования (есть такая методология, популярная на западе). Изучив, как робот работает, студенты могут перейти к более сложным задачам — испытать его как платформу.

Виталий Янко

Виталий Янко

Концепция образования через исследование условно работает так:

  1. Студенты исследуют, как работает не очень понятный им робот.
  2. Они исследуют его как, скажем, исследуют явление природы.
  3. Сначала проводят опыты, которые понятны всем: закрыть камеру и увидеть, что этот робот полностью ослеп; убрать шарик и понять, что роботу нечего «держать в руке»; отключить подсветку или мигнуть фотовспышкой и понять, что робот ослепнет на долю секунды и потеряет из виду шарик, и так далее.
  4. Для начального школьного уровня, как видим, хватает пары опытов — покачать или покрутить установку на столе и увидеть, что робот в определенных пределах отклонения все еще ловок (несмотря на то, что не может повлиять на гравитацию).
  5. Можно провести и достаточно продвинутые физические эксперименты, связанные с осознанием каких-то далеко не базовых вещей в математике, программировании, робототехнике (эксперименты в области мехатроники и радиоэлектроники, если так привычнее называть работу с «железом»).
  6. Есть готовые нетривиальные лабораторные работы. Робот за их счет позволяет студентам и лаборантам смотреть на него, как на платформу для образования.
  7. Но в то же время — он и платформа для исследований, для постановки более глубоких задач: а что будет, если заменить объект манипулирования? Изменить свойства компонентов — например, «руки» робота? Изменить «органы чувств» с датчика угла поворота мотора и видеокамеры на что-то иное? Ведь концептуально лабораторный комплекс не обязан быть таким, каким мы, Robotikum, его собрали. Он полностью может быть пересобран.
Роман Усатов-Ширяев и робот Бабочка. Фото Robotikum

Роман Усатов-Ширяев и робот Бабочка. Фото Robotikum

Робота как открытую платформу легко разбирать, пересобирать в новом виде, переформулировать задачу и соответствующим образом запрограммировать. Дело в том, что появилась некая универсальная концепция, которая кажется простой внешне и одновременно сложной. И это очень неплохо подходит для академической науки. Математика там такая, что для того, чтобы влюбиться в эту математику, нужно пройти все этапы ее постижения вплоть до уровня кандидата физматнаук.

Робот «Бабочка» внезапно оказался очень глубоким — не «конструктором» из серии «я езжу, я летаю, я прыгаю, я плаваю». Он оказался набором физических явлений и одновременно площадкой для экспериментов: как мы умеем управлять автоматически на довольно больших скоростях движением малых объектов с трением и гравитацией. Концептуально — как сделать роботов-«громил» ловкими и сверхточными «ювелирами».

— Какие планы по разработкам на ближайшее время? 

— Наши научные консультанты занимаются теоретической математикой применительно к роботам. Они разработали свой алгоритм, который позволяет охватывать несколько сфер жизни: шагание, хватание, манипулирование, управление беспилотником типа «конвертоплан» в режиме перехода к автоматической посадке, поддерживающий медицинский экзоскелет, робот-спасатель с задачей перекатить раненого на носилки. Это всё ещё, конечно, еще не запрограммировано — не для всех задач еще нашлись заказчики. От математического решения до инженерного исполнения далеко, но нам лет на 20 (в пересчете на одного сотрудника) задачек хватает даже от одного (!) клиента. Именно поэтому мы отдаем кусок нашего ноу-хау вместе с роботом «Бабочка» университетам.

Команда Robotikum на выставке AUTOMATICA 2016

Команда Robotikum на выставке AUTOMATICA 2016

— Как в России обстоят дела с робототехническим образованием? 

— В России ежегодно выпускается более 600 робототехников в год. Они понимают, как можно решать крутые задачи, но в университетах нельзя решать задачи бизнеса. В них решаются прорывные задачи на 10 лет вперёд. Однако в российских университетах сложилась крайне грустная ситуация, что вам спущено «сверху» указание взять конкретного робота и его сделать ловким и точным вместо того, чтобы «просто» изучать и уже на базе этого знания разработать новые концепции роботов и их «автопилотов».

Конкретный робот — например, ходячий — далеко не интересен, особенно в Евросоюзе и США. Неинтересно сделать очередную ходячую «собачку», которая будет открывать конкретные двери в конкретной лаборатории. Но, если бы такие собаки могли открывать не конкретные двери, а любые… Наука не про конкретную реализацию, а про принципиальную возможность.

— Что происходит с робототехникой в мире? 

— В России слегка идолопоклоннически смотрят на зарубежье. Якобы в зарубежной науке и технике достигли уже очень многого. Да, у них есть крутые инженерные решения, допустим, автозаводы в высокой степени автоматизированы. Например, завод BMW в Мюнхене — или японские и китайские заводы. Но не все там идеально, не все досконально автоматизировано или автоматизировано то, что является не очень-то сложной (чаще бесконтактной) операцией. Допустим, заменить человека который бы что-то красил из распылителя или сваривал что-то бесконтактной сваркой — это по нынешним меркам довольно просто: есть готовые роботы. А вот когда нужно что-то с высокой точностью (в доли миллиметров) обработать по сложной поверхности или вставить деталь в узкий паз с точностью в единицы и доли миллиметров — задача сложная. Эти задачи решаются одновременно по всему миру на примерно равном уровне развития науки и техники и равном материальном обеспечении. Где будет разработана соответствующая математика — сказать почти невозможно.

— В чем особенности отечественных робототехников? 

— Есть ощущение, что в России по-прежнему прекрасна математика и мат. аппарат. И этот математический аппарат идёт вперёд материального обеспечения. Мы не всегда можем позволить себе купить нужное железо и нужные компоненты для того, чтобы сделать инженерный прототип, поэтому приходится начинать с математических моделей. Как показывает опыт последних лет, это правильный подход, потому что сначала нужно разобраться, как устроена физика процесса, который пытаешься автоматизировать и роботизировать.

Ведь, когда пытаешься заменить человека, надо понять, нужно ли делать так, как это делает человек, тем же способом — руками, ногами; или нужно найти особые robot-like движения. Российские изобретения часто славятся ноу-хау, но часто робототехники решают задачи роботизации «в лоб», копируя человека. Мне кажется, это базовые отличия ad hoc («инженерного») подхода, который позволяет «с изолентой и гвоздями» сделать несколько уникальных изделий по баснословной цене, но в таком случае невозможно масштабировать их производство.

Есть другой подход — залить проблему деньгами. «Улучшим компоненты — и робот станет лучше!» — думают те, кто при деньгах, и пытаются вкладывает в дорогое «железо». Лучшие в мире датчики и двигатели не обеспечат лучшего робота. Лучшее «железо» будет мертвым без математического (программного) обеспечения, которое умеет им «шевелить» в нужном направлении и с нужной точностью/скоростью.

mmco2016-m4

— Чего хотят предприятия? 

— Они часто хотят продукты и решения, которых еще нет. Они хотят их купить готовыми и так минимизировать своими риски. А у нас есть математика и инструментальная база для решений. Например, предприятиям, которые выпускают компоненты авиадвигателей, нужно шлифовать в автоматическом режиме с ювелирной точностью очень твердые и в то же время податливые детали небольшого размера и крайне сложной формы — турбинные и компрессорные лопатки двигателя. Таких лопаток на один двигатель нужно до тысячи. Один человек делает в день обработку порядка 10 деталей, две идут в брак. Чтобы это масштабировать и сделать тоже самое с роботами, нужно порядка 5-10 установок на одно предприятие. Предприятия готовы купить за полтора миллиона евро каждую установку, но миллион евро — более низкую цену разработки первого работающего образца — вложить пока не готовы. Все готовы быть инноваторами, но «за чужой счёт». Но, похоже, сейчас ситуация переламывается: компании будут пытаться инвестировать в это или планировать гранты для компаний-инноваторов.

— Как в целом обстоят дела в России с робототехникой по секторам? 

— В 2017 году в России было закуплено около 350-400 промышленных роботов, это «слезы»… К тому же — в полтора раза меньше, чем годом ранее. Сейчас количество роботов на 10 тысяч сотрудников промышленных предприятий в России такое же, как у отсталых в этом плане Индонезии и Индии — по три на 10 тысяч. Мы в районе 50 места в мире по уровню роботизации. И есть ощущение, что российские сервисные роботы, которые подменяют человека или помогает ему в каких-то бытовых функциях — создать эффект присутствия, поговорить, проконсультировать, дать какие-то базовые консьерж-услуги — хорошо справляются с задачей. А промышленным технологиям нужно, видимо, дожидаться своего часа и своего клиента.

Есть ещё медицинская робототехника и, совершенно неожиданно растущий вширь и вглубь, сегмент «образовательной» робототехники — различные конструкторы, исследовательские наборы. В медицинской робототехнике нужны роботы-ассистенты, которые могут держать зажим, скальпели. Такой робот не ронял бы инструмент, у него бы не уставала «спина», но ему потребуется адаптивность — корректировать положение своей «руки» синхронно с дрожанием и дыханием оперируемого. Хирургу нужен экзоскелет, который позволит склоняться над пациентом и перегибаться через него так, чтобы за долгие часы не затекала спина. Нужны восстанавливающие экзоскелеты для людей, которые перенесли травмы позвоночника. Такое есть, но в единичных экземплярах, к сожалению — по той причине, что управляющие программы не универсальны, не адаптивны, в отличие от «прошивок» смартфонов, которые можно легко настроить «под себя».

А вообще робототехника очень востребована. Практически каждая вторая крупная организация думает о том, чтобы приобрести несколько роботов. И даже крупные университеты, в начале «тучных» десятых годов приобретавшие по 5-25 роботов, из которых большая часть стоит без дела из-за отсутствия специалистов, готовых к работе, начали шевелиться. Заказ от промышленников есть — значит, поможем с нашей платформой освоить вузам и новые алгоритмы роботизации.

Share Button

Нет комментариев.

Оставить комментарий

© 2014-2018 Занимательная робототехника, Гагарина Д.А., Гагарин А.С., Гагарин А.А. All rights reserved / Все права защищены. Копирование и воспроизведение в любой форме запрещено. Политика кофиденциальности. Соглашение об обработке персональных данных.
Наверх