Российские ученые представили универсальный алгоритм для координации движений
манипуляторов в медицинских роботических системах для исключения столкновений в
ограниченном пространстве. Алгоритм анализирует рабочую зону, определяет ограничения,
связанные с совместной работой внутри системы, адаптирует траекторию и оптимизирует
движения для увеличения эффективности.
В медицинских лабораториях для повышения производительности используются
роботические системы, объединяющие несколько манипуляторов, которые одновременно
совершают различные операции с несколькими пробирками. Специалистам нужно заранее
определить, какие операции — последовательные или параллельные — закрепляются за каждым
устройством, и затем запустить работу роборук с разной конструкцией — звеньями, приводными
механизмами, программным управлением — так, чтобы они не сталкивались между собой в
ограниченном пространстве.
Существующие алгоритмы робототехнических систем преимущественно выполняют
координационную задачу через датчики, работающие в реальном времени. Учёные из СТИ НИТУ
МИСИС, ФИЦ ИУ РАН и БГТУ им. В. Г. Шухова предложили методику, по которой можно
заранее рассчитывать зоны и траектории, чтобы автоматизированные комплексы планировали
действия без лишних остановок, перенастроек и столкновений.
«Мы разработали специальные алгоритмы, которые позволяют коллаборативным
роботам точно двигаться в ограниченном пространстве. Эти программы заранее
рассчитывают, где и как каждый манипулятор должен двигаться, чтобы выполнить свою
задачу наиболее эффективно. Внимание мы заострили на построении “зон безопасной работы”
— невидимых границ в пространстве, внутри которых нет риска столкновений», — сказал к.т.н.
Сергей Халапян, доцент кафедры автоматизированных и информационных систем
управления СТИ НИТУ МИСИС.
С помощью компьютерных моделей исследователи рассчитали, как именно могут
безопасно двигаться два манипулятора: один дозирует жидкость, другой подаёт пробирки. В
расчётах учитывали все элементы окружения. Ошибки при движении были меньше миллиметра по
горизонтали и не превышали 0,2 мм по вертикали. С подробными результатами исследования
можно ознакомиться в научном журнале Machines (Q2).
«Наши алгоритм подходят для разных типов манипуляторов. На этапе моделирования
мы рассчитали рабочие области и безопасные зоны движения. Также мы протестировали
систему, которая автоматически меняет точку встречи роботов при аликвотировании
биоматериалов в зависимости от контекста окружения и их индивидуальной нагрузки», —
поделился научный сотрудник кафедры автоматизированных и информационных систем
управления СТИ НИТУ МИСИС Владислав Воробьёв.
Учёные также реализовали систему автоматического смещения точки взаимодействия в
зависимости от загрузки каждого манипулятора, что позволяет сократить общее время
выполнения цикла.
Источник: МИСИС
