Робототехника – одно из ключевых направлений развития МГТУ им. Н.Э. Баумана. Недавно в Университете прошел международный чемпионат RoboCup, вот-вот завершится строительство нового инжинирингового центра “Автоматика и робототехника”. Мастерить роботов в МГТУ умеют давно – чего стоит один проект “Гидронавтика”. Эти ребята не только прославились на весь вуз, но и хорошо зарекомендовали себя за рубежом – их роботы не раз занимали призовые места на различных международных соревнованиях.
Подводные роботы – не единственное достижение наших студентов: многие бауманцы создают свои собственные робототехнические проекты, а на базе кафедры СМ-7 уже несколько лет успешно развивается коллектив Bauman Robotics. Газета “Бауманец” рассказывала о них – тогда ребята находились в начале пути, а теперь коллектив вырос и добился немалых успехов. Каких – с нами поделились выпускник кафедры СМ-7 Андрей Григорьев и руководитель научно-творческого объединения Bauman Robotics Андрей Архангельский.
Для друзей – “тележка”
Одна из наших разработок – интеллектуальный электромеханический привод. Он – основа нашего колесного робота, над совершенствованием которого мы усердно трудимся в последнее время. Для демонстрации наших достижений нужен был макет, а потому мы собрали рабочий прототип – CORA-1, между собой называем его “тележкой”. На нем и отрабатываем все новые идеи.
Привод – это исполнительное звено нашего робота. От его характеристик зависят ходовые качества всей платформы. Состоит он из вентильного двигателя и системы управления. Двигатель – надежный и точный, развивает достаточный крутящий момент, чтобы без редуктора перевозить тяжелые (около 100 кг) грузы. Высокая точность – до десятых долей градуса – достигается благодаря энкодеру (датчику угла поворота) нашей разработки, поэтому двигатель можно использовать не только для транспортировки, но и для точного позиционирования объектов. За “интеллектуальность” привода отвечает система управления, основанная на миниатюрном компьютере – микроконтроллере. Он определяет величину тока, подаваемого на двигатель, поддерживает заданные положение и скорость, а также “общается” с системой управления более высокого уровня – “головным мозгом”, роль которого выполняет одноплатный компьютер Raspberry Pi. Он решает задачи глобального управления, позиционирования, пространственной навигации и связи с оператором. А сам привод – это “спинной мозг” нашей “тележки”, который отвечает за тактические задачи.
В движение “тележку” приводят два высокомоментных мотор-колеса. Управляют ими силовые электронные схемы (драйверы) нашей собственной разработки. Драйверы – это платы, превращающие слабый управляющий ток в сильный движущий. Если бы их не было, то микроконтроллер не смог бы напрямую управлять мощными двигателями. Существует много готовых драйверов, но мы решили разработать их самостоятельно, чтобы они как можно лучше подходили к параметрам нашего двигателя. К тому хотелось максимально сократить число покупных изделий. Эти драйверы для нас бесплатно изготовила компания “Резонит”, производящая печатные платы, за что мы выражаем им огромную благодарность.
“Тележка” нужна не только для демонстрации приводов, хотя и на этот счет у нас много планов – собираемся показывать их работу на выставках и соревнованиях. Мы планируем и дальше отрабатывать на ней новые идеи, хотим развиваться сразу в нескольких направлениях – автоматике, машинном зрении, навигации и многом другом. “Тележка” – отличное подспорье для этого, ведь на ней можно незамедлительно проверить работоспособность всех идей. Да и какой робототехнический кружок без собственных роботов? CORA-1 – наш “железный” первенец, который положит начало и другим, более крупным разработкам.
Наш Bauman Robotics показывают и тут и там
Прошлый год стал знаковым для нашего коллектива – мы смогли презентовать себя на всероссийском и международном уровне. Весной 2019-го показали свои наработки на выставке-форуме Skolkovo Robotics, а еще приняли участие в конференции “Цифровая индустрия промышленной России” в Иннополисе. Тогда “тележка” находилась в зачаточном состоянии, поэтому мы демонстрировали только наш привод. Уже осенью на всероссийском конгрессе цифрового развития, который проходил в Сколково, наш коллектив представил роботов-футболистов. Это сравнительно небольшие шагающие андроиды – человекоподобные роботы, передвигающиеся с помощью сервоприводов. Всего у нас было два вида “футболистов” – нападающий и вратарь. Действуют они автономно, без радиоуправления. Камера технического зрения позволяет распознавать объект (мяч) и определять траекторию его движения. На каждой из выставок к нашему стенду посетители проявляли большой интерес. Подходили и обычные люди, и специалисты, и представители организаций.
Bauman Robotics принимал активное участие в подготовке к международным соревнованиям по робототехнике RoboCup Asia-Pacific 2019 – этот чемпионат построен на поединках роботов-футболистов. Наша команда занималась подготовкой регламента и даже участвовала в судействе на некоторых секциях.
В этом году у нас появились интересные партнеры. Например, с Научным центром волоконной оптики РАН мы хотим реализовать проект по модернизации станка для производства оптоволокна. Их лабораторная установка работает на обычном неуправляемом асинхронном двигателе, а мы хотим заменить его на наш – высокоточный вентильный движок. С его помощью управлять станком можно дистанционно – это в разы облегчит работу сотрудников. Еще мы будем участвовать в создании автоматического стенда для испытаний и обкатки шарико-винтовых пар для компании “Модульная механика”. Основной компонент будущего стенда – наш привод.
Не менее приятное знакомство состоялось с Московским театром кукол. Мы обсуждали создание аниматронных персонажей – их движениями будет управлять электромеханика. Твердых договоренностей пока нет, но идея интересна обеим сторонам, ведь с помощью таких инноваций можно управлять ходьбой, жестикуляцией и мимикой героев без непосредственного участия людей.
Прошлым летом нам удалось организовать для второкурсников робототехническую практику на кафедре. У студентов был выбор: работать над своим собственным или общекомандным проектом или по старинке пройти практику на предприятии. Было приятно, что многие ребята захотели остаться в Университете и мастерить роботов.
Наш коллектив провел экскурсию для вице-президента ассоциации International Youth Robot Association (IYRA) Harry Roh. В этом году в Сколково должны состояться международные соревнования цифровых технологий International Youth Robot Competition – это один из крупнейших чемпионатов в области информационных технологий и робототехники, наша “тележка” разрабатывалась именно для этих соревнований. Еще мы хотели участвовать в состязании ROS-сообщества от Сбербанка, но из-за пандемии коронавируса срок проведения чемпионата отодвинулся. Кстати, на нашу команду карантин повлиял не сильно. Даже наоборот – за это время мы здорово продвинулись в написании программного обеспечения “тележки”.
Помимо работы с “железками” Bauman Robotics часто проводит мастер-классы по пайке, программированию микроконтроллеров, электронной логике и другим дисциплинам. Их могут посещать не только опытные ребята, но и новички в робототехническом деле – мы всегда рады начинающим. Любой студент может посетить нашу лабораторию, задать вопрос, получить консультацию, смастерить что-то свое. Мы частенько друг другу помогаем, подсказываем, вместе учимся, у нас очень дружелюбная атмосфера. В нашей команде много студентов и недавних выпускников кафедры СМ-7. Но это не значит, что двери закрыты для остальных бауманцев. У нас занимаются ребята и с других кафедр, а также из техникума космического приборостроения – с ними мы тоже подружились, даже организовали для них серию обучающих лекций.
Мы рады поддерживать людей в профессиональном и личностном развитии, открыты к сотрудничеству со всеми – от новичков до организаций, желающих внедрить наши разработки. Мотивы наши предельно просты – умных и заинтересованных ребят мало не бывает. Новый человек приходит к нам, учится, начинает продвигать текущие проекты и помогать другим. Такой обмен знаниями и опытом помогает вырасти не только одному конкретному человеку, но и всей команде, нашему общему делу. Робототехника в России должна жить и даже такие небольшие коллективы как наш способствуют развитию этого направления.
Анастасия Троянова
