Инновационный подход к организации работы роботов-манипуляторов
Современные медицинские лаборатории сталкиваются с возрастающей необходимостью повышения эффективности и надежности анализа биоматериалов. Для этой цели всё чаще внедряются сложные роботизированные комплексы, оснащённые несколькими манипуляторами. Они одновременно могут выполнять разные задачи с пробирками, что увеличивает скорость исследований. Но в ограниченном пространстве лаборатории задача координации действий манипуляторов становится особенно важной — необходимо точно задать последовательность (или параллельность) операций, чтобы минимизировать риск пересечения траекторий и исключить вероятность ошибок или столкновений.
Совместная разработка специалистов из ведущих научных центров
Над решением этой актуальной задачи совместно работают эксперты из СТИ НИТУ МИСИС, ФИЦ ИУ РАН и БГТУ имени В. Г. Шухова. Используя опыт в области автоматизации, информационных систем и робототехники, они разработали инновационный подход к предварительному планированию работы роботов-манипуляторов. Суть методики заключается в вычислении зон и индивидуальных траекторий для каждого устройства ещё до запуска роботизированной системы. Такой алгоритмический подход позволяет избежать частых пауз, перенастроек и, самое главное, столкновений между манипуляторами даже в ограниченном пространстве.
Кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных и информационных систем управления СТИ НИТУ МИСИС Сергей Халапян подчёркивает: «Мы создали специальные алгоритмы, которые наделяют роботов способностью безопасно и предельно точно действовать даже там, где, казалось бы, совсем мало места. В этом ключе мы сделали акцент на формировании так называемых “зон безопасной работы” — своеобразных невидимых границ, выход за пределы которых невозможен без риска устаревших ошибок».
Высокая точность и надежность: результаты испытаний
Исследовательская команда применила компьютерное моделирование для детального анализа совместной работы двух манипуляторов: один занимается дозировкой жидкостей, второй — подачей пробирок. В моделях учитывались не только пути движения роботов, но и геометрия окружающего пространства, наличие вспомогательных приборов, а также индивидуальная рабочая зона каждого устройства. Тестовые испытания продемонстрировали поразительную точность: горизонтальные ошибки перемещения составили менее 1 мм, а по вертикали не превышали 0,2 мм. Подробное описание результатов и техническая реализация работы опубликованы в международном научном журнале Machines (Q2).
Гибкость алгоритма и снижение времени работы
Как отметил научный сотрудник кафедры автоматизированных и информационных систем управления СТИ НИТУ МИСИС Владислав Воробьёв, предложенный алгоритм обладает широкой универсальностью. Он может быть адаптирован для манипуляторов различных конструкций и типов. «В ходе виртуального моделирования мы рассматривали рабочие области и зоны перемещения для разных конфигураций манипуляторов, — пояснил исследователь. — Важной частью решения стала система, которая сама рассчитывает и сдвигает точку встречи роботов в зависимости от текущей нагрузки и ситуации. К примеру, когда производится аликвотирование биоматериалов, такой динамический подход существенно ускоряет выполнение задач».
Кроме того, реализована система автоматического смещения точки взаимодействия, что способствует гармонизации работы всей установки и уменьшает общее время цикла. Подобная оптимизация важна для фармацевтических и медицинских лабораторий, где скорость и безошибочность играют решающую роль.
Перспективы и значение открытия для науки и индустрии
Разработка российских специалистов уже вызвала интерес среди представителей отрасли медицинских технологий и автоматизации производства. Новые алгоритмы могут стать ключевым элементом модернизации лабораторных комплексов, где требуется ускорение выделения проб, автоматизация рутинных процедур анализа, а также повышение безопасности персонала. Работа Сергея Халапяна, Владислава Воробьёва и их коллег демонстрирует возможности отечественной науки в создании интеллектуальных решений, способных реформировать лабораторную медицину и продемонстрировать пример эффективного сотрудничества между вузами и исследовательскими центрами.
Источник: naked-science.ru
