Проекты

Генеративное проектирование робота-манипулятора

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Информационные технологии, программирование, прикладная математика, социальный инжиниринг» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Робототехника
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2065
Предметы: Физика, Математика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Генеративное проектирование в настоящее время является очень перспективной областью исследований. Роботы-манипуляторы используются во всех сферах нашей жизни. При использовании генеративного проектирования человек делегирует часть своей работы компьютерным технологиям, т. е. разработчик-конструктор лишь ограничивает пространства решений, но не ищет их (решение подбирается программой). Это позволяет значительно ускорить процесс разработки и обеспечить оптимальное решение поставленной проблемы.

Разработка робота-манипулятора – сложный технологический процесс. Проектирование манипулятора требует значительных затрат, выражающихся в количестве рабочих часов и количестве человек, участвующих в проекте. Данный проект помогает автоматизировать этот процесс, чтобы сократить затраты. Сложные расчёты, необходимые для разработки робота, будут производиться с помощью алгоритмов оптимизации и нейронных сетей.

Цель

Создать программу, которая могла бы сама производить кинематическую схему, получая на выходе готовую модель манипулятора.

Задачи

  1. Провести исследование существующих решений, технологий.
  2. Разработать модуль подбора оптимальной кинематической схемы.
  3. Разработать код, который представляет кинематическую схему в формате URDF.
  4. Загрузить URDF в ROS.
  5. Оценить качество решений в ROS.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Ноутбук (процессор: intel Core i7 (не ниже), оперативная память: от 16000Мбайт и выше, материнская плата: Intel HM370)
  • Ubuntu (От 16.04 и выше)
  • ROS (ROS Kinetic, ROS Melodic)

Описание

Автор приступил к написанию кода для любого количества звеньев, чтобы он выдавал общую матрицу по Д-Х.

Был написан код, который создаёт кинематические схемы и выбирает ту, которая соответствует параметрам, которые задаёт пользователь, для робота-манипулятора.

Автор написал код, который предоставляет матрицу по Д-Х в URDF.

Получив на выходе модель робота-манипулятора по заданным параметрам, автор сделал выводы о том, что программа была реализована.

Результаты работы

Были созданы несколько моделей манипуляторов.

На основании создания работающей программы можно сделать вывод о том, что работа выполнена успешно. Поставленные задачи реализованы. Тема, взятая в проекте, является очень перспективной деятельностью исследования.

Перспективы использования результатов работы

Данный проект может помочь в разработке манипуляторов за короткие сроки и для личных целей каждого. В ходе работы над проектом были придуманы дальнейшие задачи для решения в будущем. Например, полностью автоматизировать процесс разработки манипулятора, провести подробное исследование, создать элементную базу и изготовить сам манипулятор.

Мнение автора

«Проект «Инженерный класс в московской школе» даёт огромное количество возможностей для развития технических способностей учащихся и помогает в продвижении их идей и проектов. Благодаря «Инженерному классу» учащиеся могут получить предпрофессиональное образование. Конференция «Инженеры будущего» даёт возможность поделиться своими идеями проекта»