В НГТУ НЭТИ разрабатывают автономного логистического робота для складов

Магистранты факультетов автоматики и вычислительной техники и мехатроники и автоматизации Новосибирского государственного технического университета НЭТИ создают прототип мобильного логистического робота с гибридной системой навигации.

Разработка начиналась с анализа современных технологий автоматизации и моделирования условий современных складских комплексов под руководством доцента кафедры вычислительной техники, руководителя студенческого конструкторского бюро «Робототехника и искусственный интеллект» Ирины Яковины. На основе проведенного анализа была разработана структурная схема робота, выполнена компоновка прототипа, создано алгоритмическое обеспечение и реализован базовый функционал программного обеспечения.

Аппаратная часть прототипа робота включает исполнительные механизмы, датчики и микроконтроллеры, что дает возможность роботу выполнять разнообразные такелажные задачи. Исполнительные устройства отвечают за движение шасси с помощью мотор-редукторов постоянного тока и функционирование подъемного механизма. Для обеспечения работы внутренних компонентов применяются различные датчики. Они позволяют определить положение подъемного механизма, контролировать ток в двигателях, определять положение объектов вокруг робота и решать другие задачи локальной навигации. Например, инфракрасный датчик линии позволяет следовать по маршруту, а лидар обеспечивает безопасное передвижение и корректирует навигацию при необходимости, объясняют разработчики аппаратной части проекта Максим Кабелин и Денис Моисеев.

Магистрант Никита Галета разрабатывал для робота систему технического зрения, необходимую в динамической складской среде, где постоянно происходит движение товаров, людей и техники. Архитектура системы строится на взаимодействии четырех модулей: восприятие пространства, построение карты, принятие решений и управление движителями. Эта система позволяет роботу анализировать пространство в реальном времени и строить оптимальные маршруты для перемещения грузов. Если складское помещение имеет разметку, робот движется по ней, если разметки нет, он едет по самому кратчайшему пути до определенной точки.

«Робот подъезжает к паллете, определяет класс товара и перемещает его в соответствии с заданием: отвозит ее на полку для хранения или в зону выдачи. Если при размещении товара робот обнаруживает, что заданная полка заполнена, он сканирует пространство в поисках ближайшей свободной полки и запоминает,  какой вид товара куда он положил. Таким образом, робот перевозит паллеты по территории склада от места разгрузки до места хранения или перемещает товары в зону выдачи», — рассказал Никита Галета.

Разработанное алгоритмическое обеспечение представляет собой комплексную систему управления роботом. Система поддерживает несколько режимов работы, включая ручное управление через джойстик, мобильное приложение или компьютерный интерфейс, а также автономные режимы движения. Был создан гибридный алгоритм управления, сочетающий движение по линии со SLAM-навигацией на основе лидара и алгоритмов технического зрения, а также интеллектуальный режим для работы в условиях частичной неопределенности.

Реализация алгоритмов выполнялась с использованием модульной архитектуры, что  обеспечивает простоту модификации и расширение функциональности. Интеграция с ROS (Robot Operating System) превращает складского робота в интеллектуального автономного агента, способного легко ориентироваться в динамичной среде склада и эффективно выполнять свои задачи. Также в рамках проекта были разработаны swarm-алгоритмы (роевые алгоритмы) для координации работы нескольких роботов.

Отладка логики и алгоритмов осуществлялась на симуляционных данных без привязки к «железу». Разработчики планируют перенос функциональных решений из виртуальной среды на физический прототип. Будет собран полноразмерный складской робот и проведено тестирование, чтобы подтвердить работоспособность системы в реальных условиях.

Источник: НГТУ НЭТИ