Способы обучения человекоподобного робота новым операциям
Задачи конкретного объекта в базовый набор навыков робота обычно не входят, и обучение новой операции — отдельный этап внедрения. Разбираем пять способов обучения, требования к площадке и порядок приёмки навыка по измеримым показателям.
Человекоподобный робот поставляется с базовым набором движений и навыков, но задачи конкретного объекта в этот набор обычно не входят. Обучение новой операции — это отдельный этап внедрения, и от выбранного способа зависит, сколько времени он займёт и кто должен его выполнять: инженер поставщика или сотрудник предприятия.
Разберём способы обучения, что требуется от площадки и от данных, как оценивается результат и какие ограничения существуют на сегодняшний день. Платформы и решения по направлению — на странице человекоподобных роботов.
Из чего складывается навык
- Восприятие. Распознавание объекта, его положения и ориентации по данным камер и датчиков. Без устойчивого восприятия движение выполняется вслепую и работает только в идеальных условиях.
- Планирование движения. Построение траектории конечности с обходом препятствий и соблюдением ограничений по суставам.
- Управление контактом. Регулирование усилия при захвате и при взаимодействии с поверхностью. Самая сложная часть: жёсткое позиционное управление ломает деталь или роняет её.
- Удержание равновесия. Для двуногой платформы любое движение рук меняет положение центра масс, и система поддержания равновесия работает непрерывно.
- Логика операции. Последовательность шагов, условия перехода, поведение при отклонении от сценария.
Способы обучения
- Программирование траектории. Инженер задаёт точки и параметры движения в среде разработки. Подходит для повторяющихся операций в неизменной обстановке. Требует квалификации и плохо переносит изменение положения объектов.
- Обучение показом. Оператор проводит конечность робота по нужной траектории вручную или управляет ею с пульта, система записывает движение. Быстро, не требует программирования, но точность ограничена точностью показа.
- Телеоперация с записью. Оператор управляет роботом дистанционно, выполняя реальную задачу; записываются и движения, и данные датчиков. На основе десятков таких записей обучается модель управления. Самый распространённый сегодня способ для сложных манипуляций.
- Обучение в модели среды. Навык отрабатывается в вычислительной модели, где можно выполнить миллионы попыток, затем переносится на физическую платформу. Основная сложность — расхождение между моделью и реальностью, которое компенсируется дообучением на объекте.
- Использование готовых навыков. Библиотека базовых операций поставщика — захват, перенос, установка, открывание. Задача сводится к их компоновке в сценарий, что доступно технологу без подготовки в программировании.
Сравнение способов
| Способ | Срок подготовки навыка | Кто выполняет | Устойчивость к изменениям |
|---|---|---|---|
| Программирование траектории | Дни | Инженер | Низкая |
| Обучение показом | Часы | Обученный оператор | Низкая |
| Телеоперация с записью | Недели | Оператор и специалист поставщика | Средняя и высокая |
| Обучение в модели среды | Недели и месяцы | Специалист поставщика | Высокая |
| Компоновка готовых навыков | Часы | Технолог | Зависит от библиотеки |
Что требуется от площадки
- Стабильная сцена. Постоянное освещение, отсутствие бликов и зеркальных поверхностей в поле зрения, узнаваемый фон. Смена освещения между сменами — типичная причина, по которой навык перестаёт работать.
- Повторяемое положение объектов. Тара, паллета или приспособление, задающие исходное положение. Полностью произвольное расположение предметов усложняет задачу на порядок.
- Зона безопасности. Ограждение или система контроля присутствия людей, согласованная со службой охраны труда. Требование выполняется до начала обучения, а не после.
- Сеть и вычислительные ресурсы. Часть обработки выполняется на борту, часть — на внешнем сервере. Требования к каналу и к задержке уточняются у поставщика платформы.
- Доступ к объектам операции. Реальные детали, тара и инструмент в нужном количестве — на записях с макетами навык обучается хуже.
- Персонал. Оператор, который будет выполнять телеоперацию, и ответственный, который поддерживает сценарий после сдачи.
Как оценивается результат
Приёмка навыка ведётся по измеримым показателям, а не по демонстрации. Обычно фиксируются:
- доля успешных выполнений операции на серии из нескольких сотен попыток;
- время цикла и его разброс;
- поведение при отклонениях — смещённый объект, посторонний предмет, изменение освещения;
- время восстановления после неудачной попытки и необходимость вмешательства человека;
- устойчивость показателей через неделю и через месяц работы.
Последний пункт важнее остальных: навык, показывающий высокую долю успеха в день сдачи, может деградировать при естественных изменениях на участке. Поэтому в договор закладывается период наблюдения с возможностью дообучения.
Ограничения, о которых нужно знать заранее
- Операции, требующие большого усилия или высокой точности позиционирования, пока выполняются промышленными манипуляторами лучше и дешевле.
- Работа с мягкими, деформируемыми и прозрачными объектами остаётся сложной задачей для систем восприятия.
- Время автономной работы ограничено ёмкостью батареи; в сценарий закладывается зарядка или замена батареи.
- Перенос навыка между платформами разных производителей практически невозможен — обучение привязано к конкретной механике и набору датчиков.
- Скорость выполнения операций человекоподобной платформой обычно ниже, чем у человека, и это учитывается в расчёте экономики.
Частые вопросы
Сколько записей нужно для обучения одной операции? Для телеоперации с записью счёт обычно идёт на десятки и сотни демонстраций одной операции в разных вариациях. Точное число зависит от сложности манипуляции и от разнообразия условий.
Может ли предприятие обучать роботов самостоятельно? Компоновке готовых навыков и обучению показом персонал обучается за несколько дней. Подготовка новых навыков на основе записей требует участия специалистов поставщика.
Что происходит при появлении новой детали в номенклатуре? Если она близка по форме и способу захвата к уже освоенным, обычно достаточно дообучения на небольшом числе примеров. Принципиально иной объект требует полноценной подготовки навыка.
Нужна ли переделка участка? Чаще всего требуется организация зоны безопасности, стабилизация освещения и введение тары с фиксированным положением. Капитальная перестройка участка обычно не нужна.
С чего начинать внедрение? С пилота на одной операции с измеримым результатом. Он показывает реальное время цикла, долю успешных выполнений и объём работ по подготовке площадки — на этих данных считается экономика для остальных операций.
Что мы делаем
Подбираем платформу под задачу и условия участка, организуем пилот с измеримыми показателями, готовим требования к площадке по освещению, таре и безопасности, обеспечиваем обучение персонала работе с системой и сопровождение после сдачи. Поставляем оборудование напрямую из Китая. Платформы и решения — на странице направления человекоподобных роботов, уборочная техника — на странице роботов-уборщиков.
Опишите операцию, объекты манипуляции и условия участка на sale@tkasiatorg.ru — оценим применимость, предложим способ обучения и дадим спецификацию с ценами и сроками поставки.
