Ученые СКФУ усовершенствовали систему управления манипуляторами («руками») антропоморфных роботов. Теперь последние смогут двигаться плавнее, точнее и без промедления из-за задержеки при передаче данных с датчиков экзоскелета.
Работа над проектом велась с сентября 2017 года в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020». Индустриальным партнером вуза выступило АО «НПО «Андроидная техника» (г. Магнитогорск). Это крупнейший отечественный производитель робототехнических комплексов различного назначения, в том числе биоморфных.
– Сейчас во всем мире разрабатывают роботов для выполнения рутинных, вредных и опасных видов работ без непосредственного участия человека, но такие роботы пока не способны самостоятельно решать сложные задачи в динамической среде, – отметила руководитель проекта, заведующая кафедрой прикладной математики и компьютерной безопасности Фариза Тебуева. – Поэтому используются роботы с копирующим типом управления. Они повторяют движения удаленно находящегося оператора. Проблема в том, что им не всегда удается делать это достаточно точно и быстро. По заявке нашего индустриального партнера мы создали программно-аппаратный комплекс управления движением манипуляторов антропоморфного робота. Данные снимаются с датчиков на экзоскелете и передаются на приводы руки-манипулятора. Такой подход повышает точность копирования движения.
Ставропольские ученые решили и еще одну актуальную проблему для роботов с копирующим типом управления. Когда манипулятором нужно управлять на большом расстоянии от него, при передаче данных с экзоскелета может возникнуть временная задержка. Из-за этого робот выполнит необходимую операцию с небольшим опозданием. Чтобы этого не произошло, ученые предложили использовать не измеренные, а прогнозные значения обобщенных координат руки оператора.Это позволяет повысить плавность движений и сократить износ деталей за счет перехода от дискретного закона управления к непрерывному.
– Для прогнозирования траектории движения руки оператора мы используем методы линейной и нелинейной регрессии. Они не требует больших и сложных вычислений, что важно для работы в режиме реального времени. Программная симуляция показала, что при таком прогнозе ошибка практически отсутствует на начальном и конечном участке движения, то есть как раз там, где непосредственно происходит операция, – подчеркнула руководитель проекта Фариза Тебуева.
Дальнейшие эксперименты будет проводить индустриальный партнер вуза АО«НПО «Андроидная техника». В университете надеются, что разработки ученых СКФУ принесут социально-экономический эффект в самое ближайшее время. Результаты проекта могут быть востребованы космической отраслью (в рамках проекта FEDOR), военно-промышленным-комплексом и аварийно-спасательными службами.
Исследование выполнено в рамках реализации научного проекта по теме «Разработка программно-аппаратного комплекса системы управления на основе решения обратной задачи динамики и кинематики» в рамках ФЦПИР 20142020 (уникальный идентификатор RFMEFI57517X0166) при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Источник: СКФУ
