„Роботизиран помощник пече мусака във фурната, докато междувременно простира дрехите от пералнята…“
Никак не звучи лошо. Докато свикнем с идеята, че прахосмукачката може да е симпатичен, кръгъл робот… тя от години се разхожда из домовете, чертае стаите, спасявайки ни от праха. Дали няма да стане същото и със следващите ежедневни нововъведения?
Съвсем скоро, на 26 август, софтуерният инженер Живко Петров ще ни покаже „от първа ръка“ защо роботизираният помощник може да е при нас по-скоро, отколкото очакваме. Той е един от лекторите на ежегодното събитие DEV.BG All in One, събиращо айти общността с гостите, които рисуват важните теми.
Живко ще бъде там рамо до рамо с робота Мара. Преди това е време за няколко важни въпроса за бъдещето на роботиката. Към Живко, а и към механичната дама, която ще доведе…
– Прочетох, че скоро ще ни срещнеш с бъдещето на роботиката, а то определено е вълнуващо. Може ли да ни представиш Мара, тази ръка, която се вижда тук?
– Разбира се. Роботиката, нейните разновидности и приложения са твърде широко понятие. Нека вземем за пример област като автомобилостроенето, там се използват предимно индустриални роботи. Те са
големи, бързи, прецизни и изключително продуктивни, но също така и опасни.
Затова се ограждат в клетки, където хора не могат да влязат, иначе роботът може да ги нарани.
Докато това е Мара, създадена от компанията „Юнивърсъл роботс“, нещо като мерцедес на т. нар. „колаборативни роботи“ или „коботи“. Индустриален робот, който обаче е предвидено да работи заедно с хората. Той изпълнява своята задача, а аз мога спокойно да съм до него, работейки върху моята. Можем и да си помагаме – колаборираме, откъдето идва и наименованието.
Снабден е с прецизни сензори за допир. Настроен правилно, ако те докосне, веднага ще спре, за да не може да те нарани. За да е напълно безвреден, колаборативният робот често се комбинира с допълнителни сензори за безопасност. Те засичат дали човек влиза в работната му зона и изпращат сигнал, автоматично вкарвайки го в забавен режим.
снимки: Добрин Кашавелов
– На какво е способна Мара?
– Тя е индустриална „ръка“ с 6 степени на свобода, които се постигат чрез 6 ротора, наричани и „стави“. Всяка от тях може да се върти на 360 градуса в двете посоки. Ставите могат да работят в изключителен унисон, гарантирайки плавно и даже елегантно движение.
Роботът имитира, малко или много, човешкия крайник от рамото, през лакътя до китката. Както с ръката си можеш да стигнеш до една и съща точка по много начини, така е и при нея. Можеш да заобикаляш препятствия, да стигаш до труднодостъпни места.
Мара има интерактивен таблет с един-единствен хардуерен бутон и той е червен. Всички роботи, включително и този, имат такъв и той изпълнява една и съща функция – авариен стоп. Ако стане нещо непредвидено, буквално ѝ дърпа щепсела.
Прости, предвидими, повтаряеми задачи могат директно да се програмират през таблета на робота. За по-сложни задачи, при динамична и непредвидима околна среда и за интеграцията с други системи, вече се преминава на друг, специален режим на външно програмно управление.
Този робот е сравнително достъпен като цена, струва около 30 000 – 40 000 евро. Не е нещо, което човек ще купи за хола си…, но цената позволява използването му от средни и малки бизнеси. Изчислено е, че инвестицията се избива средно за 6 месеца, стига да му намериш приложение. Изключително интересна „играчка“. Буквално с 50 реда код можеш да я накараш да изпълнява всякакви задачи.
Възможностите са на практика неограничени!
снимки: Добрин Кашавелов
– Кое е най-трудното, за да се научи човек да управлява подобни роботи?
– Определено това е движението в пространството. Хората и роботите имаме различно възприятие за света. Ние използваме декартова координатна система – премести нещо 20 сантиметра наляво и 50 сантиметра нагоре. Роботите използват т.нар. джойнтова система – каква степен на завъртане трябва да заеме всяка от ставите, за да достигне до необходимата поза. Преобразованието между двете системи се случва чрез математически похвати.
Достигане на крайната поза, обаче, далеч не е всичко. Трябва да вземем под внимание ускорението, максималната скорост и конкретната траектория, която роботът да изпълни. Добавете и динамична околна среда – движещи се препятствия, и ситуацията бързо става предизвикателна.
Дали Мара знае къде трябва да отиде? Добавете камери и сензори, които да я навигират.
Разбира се, роботиката е материя, която с правилния подход, материали и хардуер може да бъде научена. През зимата на 2022 г. с колегите ми организирахме безплатен курс за софтуерно управление на роботи, който нарекохме Robotics Accelerator. Той даде възможност на участниците да учат и експериментират както в симулация, така и на реален колаборатен робот – Мара. Включиха се ученик в гимназията, студенти, професионалисти, дори директор на технологична компания и университетски преподавател. Получиха се безкрайно интересни експерименти и много бързо се видя колко различни задачи могат да се измислят.
снимки: Добрин Кашавелов
– Компанията, в която работиш – “Ocado Technology“, създава решения за складове, които да функционират с минимална човешка намеса. До каква степен са автоматизирани процесите?
– Основният технологичен продукт на компанията е Ocado Smart Platform – онлайн платформа за търговия. Разработваме технологии за автоматизация и роботизация, които не са съществували преди.
Представете си 1 000 000 артикула от над 50 000 различни типа, обработени за 1 ден и то с точност от 99%!
Колко са автоматизирани процесите? Представете си 2000 робота, движещи се едновременно със скорост 4 м/с и разминаващи се на разстояние от 5 мм! Те транспортират продукти по цялата територия на складовете и ги „носят“ до
роботизираната ръка, която пълни клиентските торбички. Човешката намеса е основно в поддръжката, а целта е складовете да стават все по-автоматизирани.
снимки: Добрин Кашавелов
– Разкажи и за други интересни приложения на такъв тип технологии…
– Роботи като Мара могат да бъдат монтирани на мобилни платформи, а оттам приложенията са безкрайни.
Не е задължително да става дума за бизнеса. Такъв тип роботи вече стигат и до домовете, помагайки с все повече домашни задължения. Да, още са по-скоро при хората, които са авантюристично настроени и искат да пробват нещо различно. Но вече се предлагат домашни помощници, които могат да събират дрехи, да ги носят до пералните, да поливат цветята и какво ли още не.
Много хора си представят как имат хуманоиден робот помощник, който готви и пере.
Вече има подобни решения, но те все още са с ограничено приложение, а и са доста скъпи. За да бъде една технология широко приета, тя трябва първо да решава проблем и второ – да е достъпна. Мисля, че това е бъдещето на роботиката.
– Извинявай за баналния въпрос, но… на кого е най-вероятно да вземат работата следващите поколения коботи?
– По образование съм строителен инженер и преди 10 години, преди да стана програмист, работех като пътен проектант. Там например, преди широко да навлязат компютрите и CAD системите, е имало много чертожна работа. Огромна част от специалистите в проектирането на един път са били чертожници. Днес, благодарение на технологиите и автоматизацията, шепа специалисти могат да свършат работата, която преди са вършили 100 души, а чертежите се принтират с индустриални принтери – плотери.
Целта и ролята на роботите е да помагат на хората да извършват повтаряеми дейности, така им освобождават време за други задачи, в които да влагат креативност и стратегическо мислене.
Роботите извършват не само досадна, а и опасна за човека работа!
Например, при наличието на токсични материали, на остри предмети, при вдигане на тежести.
Важно е също, че са предвидими. Роботът не яде, не спи, може да работи постоянно – 24/7, и е прецизен до части от милиметъра. Това е хубаво, защото гарантира цялостна завършеност на процеса. А и е огромен фактор по отношение на безопасността. Робот, който е специално програмиран да прави едно и също, гарантира, че дейността винаги ще е изпълнена на ниво, идентична до части от милиметъра със заданието.
В обобщение: според мен в течение на времето ролите се променят. Хората умеят да се справят с мисловни и креативни дейности. Докато роботите изпълняват повтарящи се задачи, тежка и опасна работа. Хората ще „пилотират“ флотилии от роботи и ще имат надзорни функции.
снимки: Добрин Кашавелов
– Какво мислиш за Оптимус, идеята на Мъск за робот, който да е всеки ден до нас и да е достъпен? Според него това ще е бизнес, дори по-голям от „Тесла“…
– Харесва ми много, че Мъск е амбициозен, че се заема с такива интересни проекти, които вдигат летвата на цели индустрии. Идеята за абсолютно автономен робот звучи като изключително трудна за реализиране. С любопитство следя развитието на проекта.
– Все повече в програмирането навлиза изкуственият интелект. Как стоят нещата, що се отнася до управлението на роботи?
– Роботиката е една от сферите, в които за момента изкуственият интелект или не се справя, или произвежда незадоволителни резултати.
Трудностите идват от широкия спектър системи, които трябва да се вземат под внимание – софтуер, хардуер, безопасност, околна среда. Всичко това трудно може да бъде вложено в рамка.
За специфичен, частичен, ясно дефиниран сценарий, изкуственият интелект, разбира се, е добър кандидат.
Като специалисти в роботиката обаче, ние често сме иноватори. Нямаме задание, нямаме вярното решение, нямаме място, от което да изкопираме.
снимки: Добрин Кашавелов
– Кои са според теб най-големите трудности, пред които е изправена роботиката в момента?
– Определено това е вземането на решения в реално време. Нека вземам за пример една роботизирана автономна система като самоуправляващите се коли. Те събират входни данни от най-различни хардуерни сензори – лидар, множество камери, сензори за налягане, товар и т.н.
Цялата информация трябва да се обработи в много малък времеви прозорец, често няколко милисекунди, и да се вземат адекватни реакции. Нещо повече – целият хардуер трябва да е индустриално пригоден и по-възможност да бъде пасивно охлаждан, тоест да може да оперира 24/7.
Често изчислителната мощ е ограничена, защото потребителят търси ниска крайна цена, което прави задачата още по-трудна.
Оставяме хардуерните изисквания настрана – писането на надежден софтуер за роботизирани системи също не е лесна задача, особено ако става дума за такъв, който изисква високо ниво на сигурност.
– От 60 години си говорим, че ще има роботи навсякъде. С какво сега се променят нещата, така че това да стане по-масово? През последните години има ли хардуерни пробиви, или по-скоро напредва софтуерът?
– Големият пробив е, че тези роботи успяха драстично да намалят цената си. Една от причините е, че чрез триизмерното принтиране, вече може да се принтират части. Например, компанията “Haddington Dynamics“, които наскоро беше придобита от “Ocado Technology“, принтира цели роботи! На теория може да принтираш робот, след това той да направи друг… и да се получи цяла флотилия.
Софтуерът също е нещо, което постоянно еволюира. Години наред стандарт в света на роботиката беше Robot Operating System или ROS. Грандиозна екосистема от инструменти, покриващи повечето предизвикателства, с които се сблъсква един софтуерен разработчик в света на роботиката. През последните няколко години ROS е заменен от ROS2, който успешно интегрира всички нови тенденции в програмирането и прави роботиката много по-достъпна.
снимки: Добрин Кашавелов
– Кога има смисъл да се разработват човекоподобни роботи като AiDa или София?
– Нямам наблюдения върху конкретните модели. Повече се вълнувам от робота Атлас на “Boston dynamics“, който даже прави салта във въздуха, това е голямо предизвикателство само по себе си! Но и такива проекти са много далеч от това, което би ни свършило работа в ежедневието…
