Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование научно-технических решений и разработка экспериментального образца многоцелевого двурукого робота-помощника на мобильной платформе, способного заменить человека при удаленном выполнении различных задач

Номер контракта: 14.577.21.0191

Руководитель: Колтунов Игорь Ильич

Должность руководителя: Заведующий кафедрой

Докладчик: Посельский Иван Александрович, старший научный сотрудник управления научно-исследовательских работ

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
автоматизированная система управления роботом, манипулятор, мехатроника, робототехника, пид-контроллер, адаптивный контроллер, нейронная сеть, социальная робототехника, персональная робототехника, сервисный робот, захват, система технического зрения

Цель проекта:
1. Формулировка задачи/проблемы, на решение которой направлен реализуемый проект. 1. Разработка технологии выполнения автоматизированной работы многозвенными манипуляторами в составе мобильной роботизированной платформы 2. Разработка оптимальных конструктивно-компоновочных, аппаратно-программных и схемотехнических решений в составе экспериментального образца многоцелевого двурукого робота-помощника. 3. Разработка методов, алгоритмов и создание на их основе программного обеспечения для: а) Программирования заданий для манипуляторов посредством анализа движения и манипуляций оператора над выбранным предметом с последующим автоматизированным повторением заданных действий б) Управления движением манипуляторов с высокой точностью в) Взаимодействия между манипуляторами – для выполнения согласованных действий одновременно двумя манипуляторами и для взаимной координации в пространстве г) Перемещения мобильной роботизированной платформы 4. Разработка методов обеспечения безопасной для человека работы при выполнении совместных операций 5. Разработка экспериментального образца многоцелевого двурукого робота-помощника (ЭО МДРП) для выполнения операций над объектами с заданной надежностью и достоверностью. 2. Формулировка цели реализуемого проекта. Разработка программно-аппаратных технических решений в области создания универсального робота-помощника, для выполнения различных простых задач, с целью замены человеческого труда

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных результатов (основные практические и экспериментальные результаты, фактические данные, обнаруженные взаимосвязи и закономерности).
На данный момент начался 1 этап проекта, в рамках которого должны быть проведены:
- Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ
- Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96
- Выбор и обоснование направлений исследований

В последующем, основным результатом ПНИЭР в соответствии с целью работы, должна сталь разработка универсального робота-помощника, для выполнения различных простых задач, с целью замены человеческого труда. Разрабатываемый Индустриальным партнёром по завершении ПНИЭР во взаимодействии с Получателем субсидии серийный образец робота-помощника, относится к технологическому укладу нового поколения, и ориентирован на потребности и вызовы, с которыми столкнется наше общество в ближайшие 5-10 лет, в части полной замены ручного человеческого труда на производствах, развитии рынка социальной и персональной робототехники, при выполнении работ в опасных зонах, устранении последствий чрезвычайных происшествий.
Разрабатываемый робот-помощник может стать базовой платформой для разработки нового типа программного обеспечения в будущем (навыков роботов). Значимость для развития индустрии может быть сопоставима с разработкой персональной ЭВМ.
Разрабатываемый комплекс технических средств будет обеспечивать удалённое управление узлами манипулятора и передачу видеоинформации на рабочее место оператора с эффектом телеприсутствия. Конфигурируемость системы позволит при минимальных доработках легко изменить конструкцию манипулятора захвата, позволяя удалённо без непосредственного присутствия человека выполнять замену оконечного устройства манипулятора.
Модульность разрабатываемой архитектуры позволит представить на рынок широкий ассортимент роботов с различным функционалом и стоимостью, предоставляя возможность потребителю при покупке сконфигурировать состав робота (выбрать начальный набор опций) под индивидуальные требования, а так же в будущем будет возможно приобрести дополнительные опции.
Интеллектуальная система технического зрения позволяет извлекать семантическое описание окружающего (видимого) пространства.
Применение алгоритмов искусственного интеллекта для обработки данных системы трехмерного технического зрения позволит выстраивать семантическое описание видимой сцены с помощью простых понятий, основанных на знаниях о предметах (возможное действие, стена, цвет, наименования предметов обихода, расстояние до предмета, геометрические фигуры). Таким образом, будет реализован инновационный интерфейс взаимодействия и управления роботом посредством формирования запросов вида “принеси красный куб”, а интеллектуальная навигационная система роботу в автоматическом режиме проследовать к обозначенному объекту интереса с уведомлением пользователя о статусе выполнения задачи. Альтернативным вариантом использования такой технологии могут быть визуальные ассистенты (поводыри) для людей с нарушением функции зрения.

2. Основные характеристики планируемых результатов (в целом и/или отдельных элементов), научной (научно-технической, инновационной) продукции.
Основные особенности разрабатываемого робота-помощника:
- Повышенная гибкость и ударостойкость конструкции за счёт использования приводов с гибкими связями;
- Лёгкая конфигурируемость под различные задачи благодаря универсальной модульной конструкции;
- Возможность работы на открытой местности за счёт использования пассивной системы машинного зрения собственной разработки;
- Способность захватывать и манипулировать предметами сложной формы за счёт применения антропоморфных манипуляторов.
- Повышенная мобильность и время автономной работы на открытой местности при установке силового модуля на основе двигателя внутреннего сгорания;
- Расширение функционала робота посредством установки сторонних приложений Robot App Store;
- Возможность самообучения робота за счёт применения алгоритмов управления на основе искусственных нейронных сетей;
- Высокая энергоэффективность вычислительного модуля, основанного на многоядерных цифровых сигнальных процессорах;
- Интерфейс управления и обучения робота на основе средств виртуальной реальности;


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Описание конечного продукта, создаваемого с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта, места и роли проекта и его результатов в решении задачи/проблемы.

1.1 Роботы для выполнения множества рутинных процедур, на которые у медицинских работников тратится наибольшее количество времени:
а) Обеспечение удаленного присутствия врачей рядом с пациентами. С помощью камеры и функции удаленного доступа, посредством робота доктору можно общаться с пациентом, проводить визуальное наблюдение. Такое техническое решение позволит существенно сэкономить время специалистов, консультирующих в нескольких клиниках.
б) Проведение удаленных посещений родственниками пациентов. Несколько человек имеют возможность подключиться к одному роботу, чтобы навестить больного в режиме удаленного доступа.
в) Доставка в пределах медицинского учреждения анализов, бумаг, раздача медикаментов/градусников (и множество других рутинных операций), и в то же время возможность удаленного доступа и общения с врачом в любой момент посредством видеосвязи через камеру, установленную на роботе
1.2 Роботы для применения в промышленности. В настоящее время актуальной является задача автоматизации некоторых прочих рутинных операций на производстве, где не сильно важна высокая точность позиционирования рабочих органов и силомоментные характеристики. Роботы-помощники могут заменить людей при проведении простейших технологических операций, таких как фасовка, компоновка и сборка изделий, покраска и шлифовка, сортировка. При этом они легко обучаемы и для обучения робота - человеку не нужно иметь специальных навыков, абсолютно безопасны и могут работать совместно с человеком в полуавтоматическом режиме.
1.3 Роботы для применения в сфере безопасности. Возможность удаленного присутствия и наличие рабочих органов делают робота способным вести удаленное наблюдение за обширными территориями, например офисными или складскими комплексами, охраняемыми учреждениями с большой территорией. При этом обход и наблюдение территорий может вести один только человек-оператор, управляющий группой подобных роботов. При проверке физических объектов возможно применять тактильный контакт. Возможно дооснащение робота дополнительными опциями.
1.4 Роботы для применения в сферах, где важно удаленное присутствие. Например, на учебных занятиях (когда ученик вынужден находиться вне школы по болезни или другой причине) или виртуальное посещение пациента его родственниками, для проведения экскурсий, как помощник на складах и в логистических центрах, где 10 работников можно заменить одним оператором и 10 роботами.
1.5 Роботы для применения в качестве помощников по хозяйству. Данная сфера очень широка и представляет собой наиболее перспективное коммерческое направление использования роботов как домашних помощников. Это уборка, мытье посуды, перевозка различных предметов или пищи, удаленное наблюдение за помещением в отсутствии хозяев, например, можно производить такие полезные операции, как кормление домашних животных, открывание/закрывание кранов, поливка цветов, слежение за сохранностью помещений, проветривание, открывание дверей/штор. В общем все простейшие операции, что может делать человек.
1.6 Роботы для перевозки небольших грузов. Например, бумаг, еды, небольших предметов в пределах дома или офисных комплексов. Нейросетевая система управления, сочетающая возможности навигации по заложенной в память карте территории больницы и генерация действий в сложных обстоятельствах с точки зрения строгой формализации (элементы искусственного интеллекта) позволят максимально автоматизировать многие рутинные транспортные операции.

2. Оценка элементов новизны научных (технологических) решений, применявшихся методик.

2.1. Распознавание типов объектов и классификация, как по форме путём аппроксимации простейшими геометрическими примитивами, так и по цвету и формирование базы данных знаний о предметах и операциях над ними.
Проблема отделения (сегментация) объектов интереса от статического фона является базовой задачей для всех систем видео аналитики. В настоящее время широко используются методы построения модели статического фона широко посредством взвешенной средней суммы интенсивностей изображений, полученных при фиксированном ракурсе системы машинного зрения в разные моменты времени, в том числе с использованием модели Гаусса.
Задача классификации объектов может решаться, как с использованием специальных алгоритмов извлечения особых точек изображения (AKAZE, SUFT, BREAK, SIFT) с последующим сопоставлением с известными шаблонами, так и с использованием аппарата искусственных нейронных сетей.
Как правило, метод выделения предмета основан на фильтрации изображения (Canny, Sobel) с преобразованием исходного изображения в бинарную маску, состоящую из нулей и единиц. Где единица соответствует пикселю изображения, находящегося на границах объектов, таким образом, происходит выделение контуров объектов. Для выделения целого объекта исходного изображения необходимо выделить его контур, здесь широко используются методы описания контуров в виде замкнутых цепочек (цепной код Фримана) и методов контурного анализа. Стоит отметить, что критически важным при контурном анализе является требование к наблюдаемым объектам и их окружению, т.к. для контурного анализа важна замкнутость цепи, то наблюдаемая сцена должна иметь высокую контрастность и неоднородность на границах предметов. Потому применение методов контурного анализа в обработке только цветных видеоизображений невозможно при работе с произвольными предметами и не детерминированным окружением.
Для повышения качества выделения отдельных предметов будет использован подход, основанный на обработке данных системы трехмерного машинного зрения, при котором в дополнении к данным о цвете (интенсивности) объекта добавляется дальность до оптической системы камеры, в этом случае для задачи сегментации изображения на отдельно стоящие предметы появляется новый критерий – дальность. Задача классификации предметов при этом может быть реализована посредством оценки степени близости трехмерной модели объекта с некоторым набором геометрическими примитивами (сфера, куб, цилиндр, конус, пирамида).
Таким образом, совместное использование методов обработки трехмерных изображений и контурного анализа является наиболее перспективным для решения задачи выделения и распознавания объектов.
Новизна предлагаемого решения заключается в том, что при разработке системы управления роботом для выполнения действий с произвольными объектами для повышения вероятности правильного распознавания на разных стадиях выполнения операций с объектами будут использованы оба подхода. Для предварительной оценки типа предмета будет использоваться метод поиска характеристических точек изображения и сопоставления с базой данных, на втором этапе, при выполнении расчёта траекторий движения анализ формы предмета позволит определить пространственное расположение предмета относительно манипулятора робота для формирования траекторий движения с учётом обеспечения безопасного перемещения звеньев манипулятора для избегания нежелательных контактов с объектом.
Особенностью предлагаемого решения является также сбор базы знаний о выполняемых действиях манипуляторами. Что позволяет повысить эффективность при работе с ранее изученными объектами за счёт снижения времени и производительности вычислений, а также общего уровня энергопотребления, и легко масштабировать ранее полученные, так называемые, навыки, на другие роботы. Такой подход позволяет распределять задачи обучения роботов новым навыкам между множеством научных групп и частных пользователей.
В результате выполнения проекта планируется получение РИД в части методов и алгоритмов извлечения знаний об окружающих объектах, выполняемых операциях над ними и формирования единой базы данных, использование которой внесёт существенный вклад в область науки, посвященную разработке способов взаимодействия роботов с окружением.

2.2. Система планирования траектории и управления движением многозвенных манипуляторов с обеспечением безопасной для человека работы при совместном выполнении технологических операций.
Для управления приводов поворотных звеньев манипуляторов, как правило, используются следящие контуры управления. Различают системы управления с обратной связью по усилию и по положению. В системах управления по усилию контролируется нагрузка на поворотный узел манипулятора, которая может определяться как с использованием сило-моментных датчиков, так и аналитически с использованием текущего состояния динамической модели манипулятора. В системах управления по положению обеспечивается слежение за заданным угловым положением исполнительного звена. Также возможна комбинация из данных двух систем. В качестве системы архитектуры системы управления могут выступать предиктивные регуляторы, адаптивные регуляторы с использованием нейросетевого эмулятора объекта управления, ПИД-регуляторы.
Для решения задачи обеспечения безопасной работы для окружающих людей могут быть использованы два пути:
1) Технологии машинного зрения: круговое видеонаблюдение за рабочей зоной манипулятора с измерением параметров возникающих препятствий на пути манипулятора, контролем нештатных ситуаций, таких как появление движущихся и стационарных предметов, перепланировка траектории движения для избегания столкновения, либо остановка работы в случае невозможности избежать столкновения.
2) Технологии контроля развиваемого усилия: построение математической модели динамики движения манипулятора и контроль расчётного и развиваемого усилия в узлах манипулятора, как с использованием сило моментных датчиков в суставах, так и оценка усилия по уровню энергопотребления. Данная система безопасности является базовой для подобных роботов и основана на методах управления по усилию.
Актуальной проблемой при планировании движения является формирование криволинейной траектории, при этом различают аналитические и численные методы расчёта оптимального пути движения исполнительного органа манипулятора. Аналитические методы основаны на решении обратной кинематической задачи, что для манипуляторов с большим количеством степеней свободы (больше 4) является крайне сложным. В предлагаемом проекте манипуляторы будут иметь не менее 6 степеней свободы, обеспечивая тем самым возможность выполнения операций захвата предметов в широком диапазоне положений.
При выполнении манипуляций с предметами, габариты которых не позволяют выполнить захват с использованием отдельного манипулятора-захвата, согласованные действия двух манипуляторов позволяют существенно увеличить ассортимент возможных объектов для захвата, что является актуальным для роботов, работающих с предметами быта человека, когда заранее неизвестен конечный набор таких предметов. Таким образом, обеспечивается значительный потенциальный запас по функционалу робота.
Новизна предлагаемого решения заключается в наличии подвижной гиростабилизированной платформы, на которую устанавливается система машинного зрения. Свободное вращение в диапазоне от -180 до +180 градусов по азимуту и от -135 до +135 градусов по углу места обеспечивает визуальный контакт и наблюдение за окружающим пространством, что при совместной работе с сенсорами развиваемого усилия манипулятором позволяет с высокой степенью надёжности детектировать все нештатные ситуации, а также выполнять предварительную оценку рисков вступления в нежелательный контакт со статическими и динамически движущимися объектами.
В результате выполнения проекта планируется получение РИД в части реализации методов и алгоритмов обучения нового поколения роботов различным операциям и манипуляциям с предметами окружающего пространства при этом обеспечивая безопасную и работу как для человека при выполнении совместных операций, так и для конструкции робота.

2.3. Навигация и ориентация мобильной платформы, управление движением платформы.
Для автономной навигации и построения карты окружающего пространства широко используются методы одновременной локализации и картирования (SLAM). Задача построения карты местности сводится к слиянию информации с различных датчиков (оптические сенсоры глубины, лазерные сканеры, ультразвуковые дальномеры), в единое информационное пространство. Целостность и непрерывность построения карты обеспечивается, как правило, с помощью средств одометрии, как механических датчиков углового положения и пройденного пути, также и с помощью полностью бесконтактного метода визуальной (оптической) одометрии. В основе принципов визуальной одометрии лежит метод обработки и слияния пространственных (трехмерных) облаков точек, полученных с разных ракурсов, обусловленных движением оптической сети. Методы оптимизации позволяют определить дельта-приращения пройденного пути и изменения ориентации между соседними трехмерными кадрами сенсора глубины. Таким образом, обеспечивается непрерывное определение положения и ориентации робота в пространстве относительно неподвижного окружения, и, как следствие, актуальной проблемой является отделение статического окружения от динамического.
Новизна заключается в универсальном подходе при использовании единой системы машинного зрения как управления многозвенными манипуляторами робота, так и для определения ориентации и навигации мобильной платформы.

3. Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень.

3.1. На данный момент разработки в области робототехники ведутся во многих технических ВУЗах, научных организациях и коммерческих компаниях. К сфере применений разрабатываемого продукта среди аналогичных разработок наиболее яркими представителями являются:
- Робот PR2 компании WilliowGarage.
- Робот телеприсутствия RP VITA для задача телемедицины компании iRobot.
- Робот телеприсутствия компании DoubleRobotics, имеющих аналогичный способ перемещения.
- Робот с манипуляторами Baxter компании Rethink Robotics.
- Антропоморфные роботы Meka и AIMEC4.
- Робот-помощник CareBot.
- Отечественные роботы телеприсутствия R-bot 100 и Webot.
Стоит отметить, что по уровню технической оснащённости наиболее близким аналогом является разработка компании WillowGarage робот PR2, который так же оснащается интегрированным программным окружением – широко распространённой среди разработчиков файловой операционной системой ROS. На начальных этапах разработки данная операционная система будет использоваться при отладке прототипа, предоставляя широкие возможности по управлению и моделированию роботизированных систем.
При выходе разрабатываемого продукта на рынок наибольшую конкуренцию может составить лишь один робот – CareBot, который не имеет возможности выполнять манипуляции с объектами из-за отсутствия каких-либо манипуляторов, в отличие от разрабатываемого робота. На данных момент этот робот не представлен на российском рынке и при исследовании не учитывался тот факт, что при импорте его стоимость значительно увеличится из-за таможенных сборов и пошлин.
Таким образом, проведенный сравнительный анализ характеристик разрабатываемых в настоящее время роботов позволяет сделать вывод о наличии значительного конкурентоспособного потенциала предложенной разработки как на рынке роботов телеприсутствия, так и роботов-помощников.
3.2. Обоснование конкурентных позиций отечественных производителей и уникальности предполагаемых разработок
3.2.1 Универсальная антропоморфная конструкция. Благодаря данной особенности робот в общем случае сможет выполнять любые работы, используя «человеческие» инструменты, механизмы и предметы обихода и не будет связан конструкционными ограничениями, характерными для узкоспециализированных роботов. При этом в случае возникновения специфических требований решаемой задачи, модульная конструкция позволит пользователю достаточно легко самостоятельно сконфигурировать робота для каждого конкретного применения.
3.2.2 Интеллектуальная система управления на основе искусственных нейронных сетей – т.н. «искусственный интеллект», который обеспечит роботу полную автономность в навигации, принятии решений манипуляции предметами и выполнении различных задач. При этом искусственный интеллект способен помогать оператору дистанционно управляемого робота, значительно облегчая работу и снижая требования, предъявляемые к квалификации самого оператора. В случае для корпоративного, или государственного использования, это позволит отказаться от содержания большого штата сотрудников для управления роботами.
3.2.3 Возможность пользователя самостоятельно обучить робота новым способностям и расширить его функционал, просто установив в его управляющую систему соответствующего приложения, аналогично установке приложений в смартфоны.
3.2.4 Повышение ценовой доступности для рядовых потребителей за счет широкого применения отечественных компонентов и материалов.
3.2.5 Благодаря особенности конструкции, отдельные элементы, такие как руки и ноги, могут с небольшими доработками быть использованы в качестве бионических протезов для людей с ограниченными возможностями.

4. Пути и способы достижения заявленных результатов, ограничения и риски.

4.1. Распознавание типов объектов и классификация, как по форме путём аппроксимации простейшими геометрическими примитивами, так и по цвету и формирование базы данных знаний о предметах и операциях над ними.

Для повышения качества выделения отдельных предметов будет использован подход, основанный на обработке данных системы трехмерного машинного зрения, при котором в дополнении к данным о цвете (интенсивности) объекта добавляется дальность до оптической системы камеры, в этом случае для задачи сегментации изображения на отдельно стоящие предметы появляется новый критерий – дальность. Задача классификации предметов при этом может быть реализована посредством оценки степени близости трехмерной модели объекта с некоторым набором геометрическими примитивами (сфера, куб, цилиндр, конус, пирамида).
Таким образом, совместное использование методов обработки трехмерных изображений и контурного анализа является наиболее перспективным для решения задачи выделения и распознавания объектов.
Новизна предлагаемого решения заключается в том, что при разработке системы управления роботом для выполнения действий с произвольными объектами для повышения вероятности правильного распознавания на разных стадиях выполнения операций с объектами будут использованы оба подхода. Для предварительной оценки типа предмета будет использоваться метод поиска характеристических точек изображения и сопоставления с базой данных, на втором этапе, при выполнении расчёта траекторий движения анализ формы предмета позволит определить пространственное расположение предмета относительно манипулятора робота для формирования траекторий движения с учётом обеспечения безопасного перемещения звеньев манипулятора для избегания нежелательных контактов с объектом.
Особенностью предлагаемого решения является также сбор базы знаний о выполняемых действиях манипуляторами. Что позволяет повысить эффективность при работе с ранее изученными объектами за счёт снижения времени и производительности вычислений, а также общего уровня энергопотребления, и легко масштабировать ранее полученные, так называемые, навыки, на другие роботы. Такой подход позволяет распределять задачи обучения роботов новым навыкам между множеством научных групп и частных пользователей.
В результате выполнения проекта планируется получение РИД в части методов и алгоритмов извлечения знаний об окружающих объектах, выполняемых операциях над ними и формирования единой базы данных, использование которой внесёт существенный вклад в область науки, посвященную разработке способов взаимодействия роботов с окружением.

4.2. Система планирования траектории и управления движением многозвенных манипуляторов с обеспечением безопасной для человека работы при совместном выполнении технологических операций.

Для решения задачи обеспечения безопасной работы для окружающих людей могут быть использованы два пути:
1) Технологии машинного зрения: круговое видеонаблюдение за рабочей зоной манипулятора с измерением параметров возникающих препятствий на пути манипулятора, контролем нештатных ситуаций, таких как появление движущихся и стационарных предметов, перепланировка траектории движения для избегания столкновения, либо остановка работы в случае невозможности избежать столкновения.
2) Технологии контроля развиваемого усилия: построение математической модели динамики движения манипулятора и контроль расчётного и развиваемого усилия в узлах манипулятора, как с использованием сило моментных датчиков в суставах, так и оценка усилия по уровню энергопотребления. Данная система безопасности является базовой для подобных роботов и основана на методах управления по усилию.
Актуальной проблемой при планировании движения является формирование криволинейной траектории, при этом различают аналитические и численные методы расчёта оптимального пути движения исполнительного органа манипулятора. Аналитические методы основаны на решении обратной кинематической задачи, что для манипуляторов с большим количеством степеней свободы (больше 4) является крайне сложным. В предлагаемом проекте манипуляторы будут иметь не менее 6 степеней свободы, обеспечивая тем самым возможность выполнения операций захвата предметов в широком диапазоне положений.
При выполнении манипуляций с предметами, габариты которых не позволяют выполнить захват с использованием отдельного манипулятора-захвата, согласованные действия двух манипуляторов позволяют существенно увеличить ассортимент возможных объектов для захвата, что является актуальным для роботов, работающих с предметами быта человека, когда заранее неизвестен конечный набор таких предметов. Таким образом, обеспечивается значительный потенциальный запас по функционалу робота.
Новизна предлагаемого решения заключается в наличии подвижной гиростабилизированной платформы, на которую устанавливается система машинного зрения. Свободное вращение в диапазоне от -180 до +180 градусов по азимуту и от -135 до +135 градусов по углу места обеспечивает визуальный контакт и наблюдение за окружающим пространством, что при совместной работе с сенсорами развиваемого усилия манипулятором позволяет с высокой степенью надёжности детектировать все нештатные ситуации, а также выполнять предварительную оценку рисков вступления в нежелательный контакт со статическими и динамически движущимися объектами.
В результате выполнения проекта планируется получение РИД в части реализации методов и алгоритмов обучения нового поколения роботов различным операциям и манипуляциям с предметами окружающего пространства при этом обеспечивая безопасную и работу как для человека при выполнении совместных операций, так и для конструкции робота.

4.3. Навигация и ориентация мобильной платформы, управление движением платформы.

Новизна заключается в универсальном подходе при использовании единой системы машинного зрения как управления многозвенными манипуляторами робота, так и для определения ориентации и навигации мобильной платформы.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Описание областей применения планируемых результатов (области науки и техники, отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться результат или планируемая на их основе инновационная продукция).
Сферы применения разрабатываемого робота-помощника:
- в качестве сиделки мобильного робота
- в промышленности.
- в сфере безопасности
- в сферах, где важно удаленное присутствие.
- в качестве помощников по домашнему хозяйству.
- для перевозки небольших грузов в пределах дома или офисных комплексов

2. Описание практического внедрения планируемых результатов или перспектив их использования.
2.1 Для выполнения множества рутинных процедур, на которые у медицинских работников тратится наибольшее количество времени:
а) Обеспечение удаленного присутствия врачей рядом с пациентами. С помощью камеры и функции удаленного доступа, посредством робота доктору можно общаться с пациентом, проводить визуальное наблюдение. Такое техническое решение позволит существенно сэкономить время специалистов, консультирующих в нескольких клиниках.
б) Проведение удаленных посещений родственниками пациентов. Несколько человек имеют возможность подключиться к одному роботу, чтобы навестить больного в режиме удаленного доступа.
в) Доставка в пределах медицинского учреждения анализов, бумаг, раздача медикаментов/градусников (и множество других рутинных операций), и в то же время возможность удаленного доступа и общения с врачом в любой момент посредством видеосвязи через камеру, установленную на роботе
2.2 Применение в промышленности. В настоящее время актуальной является задача автоматизации некоторых прочих рутинных операций на производстве, где не сильно важна высокая точность позиционирования рабочих органов и силомоментные характеристики. Роботы-помощники могут заменить людей при проведении простейших технологических операций, таких как фасовка, компоновка и сборка изделий, покраска и шлифовка, сортировка. При этом они легко обучаемы и для обучения робота - человеку не нужно иметь специальных навыков, абсолютно безопасны и могут работать совместно с человеком в полуавтоматическом режиме.
2.3 Применение в сфере безопасности. Возможность удаленного присутствия и наличие рабочих органов делают робота способным вести удаленное наблюдение за обширными территориями, например офисными или складскими комплексами, охраняемыми учреждениями с большой территорией. При этом обход и наблюдение территорий может вести один только человек-оператор, управляющий группой подобных роботов. При проверке физических объектов возможно применять тактильный контакт. Возможно дооснащение робота дополнительными опциями.
2.4 Применения в сферах, где важно удаленное присутствие. Например, на учебных занятиях (когда ученик вынужден находиться вне школы по болезни или другой причине) или виртуальное посещение пациента его родственниками, для проведения экскурсий, как помощник на складах и в логистических центрах, где 10 работников можно заменить одним оператором и 10 роботами.
2.5 Применение в качестве помощников по хозяйству. Данная сфера очень широка и представляет собой наиболее перспективное коммерческое направление использования роботов как домашних помощников. Это уборка, мытье посуды, перевозка различных предметов или пищи, удаленное наблюдение за помещением в отсутствии хозяев, например, можно производить такие полезные операции, как кормление домашних животных, открывание/закрывание кранов, поливка цветов, слежение за сохранностью помещений, проветривание, открывание дверей/штор. В общем все простейшие операции, что может делать человек.
2.6 Применение для перевозки небольших грузов. Например, бумаг, еды, небольших предметов в пределах дома или офисных комплексов. Нейросетевая система управления, сочетающая возможности навигации по заложенной в память карте территории больницы и генерация действий в сложных обстоятельствах с точки зрения строгой формализации (элементы искусственного интеллекта) позволят максимально автоматизировать многие рутинные транспортные операции.

3. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений, разработку новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сферы.
В настоящий момент в социальной сфере, промышленности, сфере безопасности, в сферах, где важно удаленное присутствие, в домашнем хозяйстве, в сфере медицинской реабилитации, существует огромное количество профессий, где присутствует примитивный ручной труд и существует небольшая потребность в коммуникации и применении сложных навыков. В условиях санкций и негативных тенденций уменьшения трудоспособного населения России, подобные решения позволят высвободить людей, переквалифицировать и задействовать в секторах с высокой долей интеллектуального труда.
Основным результатом ПНИЭР в соответствии с целью работы, должна сталь разработка универсального робота-помощника, для выполнения различных простых задач, с целью замены человеческого труда. Разрабатываемый Индустриальным партнёром по завершении ПНИЭР во взаимодействии с Получателем субсидии серийный образец робота-помощника, относится к технологическому укладу нового поколения, и ориентирован на потребности и вызовы, с которыми столкнется наше общество в ближайшие 5-10 лет, в части полной замены ручного человеческого труда на производствах, развитии рынка социальной и персональной робототехники, при выполнении работ в опасных зонах, устранении последствий чрезвычайных происшествий.
Разрабатываемый робот-помощник может стать базовой платформой для разработки нового типа программного обеспечения в будущем (навыков роботов). Значимость для развития индустрии может быть сопоставима с разработкой персональной ЭВМ.

Текущие результаты проекта:
На данный момент начался 1 этап проекта, в рамках которого должны быть проведены:
- Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ
- Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96
- Выбор и обоснование направлений исследований

На данный момент результатов пока не получено.