Национальный инженерный центр робототехники
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти сообщения )
|
 | |
| Учредил | 1 мая 1994 г. |
|---|---|
| Бюджет | 35 миллионов долларов (2020) |
Область исследований | Робототехника |
| Директор | Доктор Герман Герман |
| Персонал | 182 |
| Адрес | Десятая 40-я улица |
| Расположение | Питтсбург, Пенсильвания, США |
| 15201 | |
Операционное агентство | Университет Карнеги-Меллон |
| Веб-сайт | www |
Национальный инженерный центр робототехники ( NREC ) — операционное подразделение Института робототехники (RI) Университета Карнеги-Меллон . NREC тесно сотрудничает с государственными и отраслевыми клиентами, чтобы применять роботизированные технологии к реальным процессам и продуктам, включая беспилотных транспортных средств проектирование и платформ, автономность , датчики и обработку изображений, машинное обучение , манипулирование и взаимодействие человека и робота .
Цели и подход исследования NREC
[ редактировать ]NREC применяет технологии робототехники для создания функциональных прототипов систем от концепции до коммерциализации . [ 1 ] Типичный проект NREC включает в себя быструю демонстрацию концепции , за которой следует этап углубленной разработки и тестирования, в результате которого создается надежный прототип с интеллектуальной собственностью для лицензирования и коммерциализации. На протяжении всего этого процесса NREC применяет передовой опыт разработки программного обеспечения , системной интеграции и полевых испытаний. Спонсорами и партнерами являются промышленные компании, технологические стартапы и федеральные агентства, такие как DARPA , Министерство транспорта , НАСА , Исследовательская лаборатория ВВС и Инженерный корпус армии США .
Исследовательская модель NREC основана на
- Креативный дизайн и проектирование на всех уровнях и во всех дисциплинах
- Быстрое прототипирование с использованием собственных производственных мощностей.
- Сотрудничество со спонсорами для коммерциализации технологий
История НРЭК
[ редактировать ]В 1994 году ученые Центра полевой робототехники Карнеги-Меллона поняли, что область мобильной робототехники достаточно развита для коммерческого применения в сельском хозяйстве, строительстве, горнодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других рынках. В результате был создан Национальный консорциум по разработке робототехники (NREC) с миссией по разработке и передаче робототехнических технологий промышленности и федеральным агентствам. Первоначальное финансирование центра включало начальное финансирование в размере 2,5 миллионов долларов от НАСА . [ 1 ]
В 1996 году организация переехала в свое нынешнее здание в районе Лоуренсвилл в Питтсбурге и была переименована в Национальный центр разработки робототехники. NREC расположен в отреставрированном литейном здании площадью 100 000 квадратных футов на восстановленной промышленной территории.
График работы НРЭК
[ редактировать ]| Год | Ключевая веха |
|---|---|
| 1994 | НАСА финансирует создание NREC |
| 1996 | NREC переезжает в существующее помещение |
| 1997 | Pioneer Разработана система для ликвидации последствий чернобыльской катастрофы |
| 1997 | Проект Demeter приводит к разработке автоматизированного самоходного комбайна |
| 2000 | Академия робототехники создана для развития STEM [ нужны разъяснения ] (Наука, технологии, инженерия, математика) и робототехника для студентов и преподавателей. |
| 2000 | NREC выигрывает программы DARPA UGCV и PerceptOR, [ нужны разъяснения ] что привело к разработке Crusher . беспилотной наземной боевой машины [ 2 ] |
| 2001 | Роботизированная гидроструйная система M-2000 , обеспечивающая экологически безопасное и экономичное решение для зачистки корпусов кораблей. В настоящее время система находится в коммерческом производстве под названием ENVIROBOT. [ 3 ] |
| 2005 | Тактическая беспилотная наземная машина Gladiator , разработанная для Корпуса морской пехоты США. [ 4 ] |
| 2006 | Беспилотный наземный автомобиль Crusher начинает двухлетние полевые испытания для автономной навигации по бездорожью |
| 2007 | Команда Tartan Racing из CMU выиграла DARPA Urban Challenge соревнование по беспилотным автомобилям [ 5 ] [ 6 ] |
| 2008 | Разработка высокоскоростной системы машинного зрения для контроля конвейерных лент в угольных шахтах, повышения производительности и безопасности работников. |
| 2009 | Внедрение автономной сельскохозяйственной техники для уборки урожая, опрыскивания и скашивания. |
| 2010 | Робот Sensabot обеспечивает возможности проверки газовых и нефтяных объектов |
| 2011 | Президент Обама посетил NREC, чтобы запустить Национальную инициативу по робототехнике [ 7 ] |
| 2012 | DARPA выбирает спасательную команду NREC для участия в конкурсе DARPA Robotics Challenge [ 8 ] |
| 2013 | компании Tartan Rescue занял 3-е место в испытаниях DARPA Robotics Challenge Робот CHIMP (высокоинтеллектуальная мобильная платформа CMU) [ 9 ] и выходит в финал [ 10 ] |
| 2015 | Доктор Герман Герман становится новым директором НРЭЦ |
| 2016 | НРЭК отмечает свое 20-летие [ нужна ссылка ] |
| 2017 | Первоначальное прототипирование роботов для поддержки операций по затоплению матов на реке Миссисипи совместно с Инженерным корпусом армии США. |
| 2018 | Honeywell и CMU разрабатывают передовую робототехнику для цепочек поставок и решения искусственного интеллекта для подключенных распределительных центров |
| 2019 | Активация оперативной группы по искусственному интеллекту армии США, размещенной в NREC |
| 2019 | Advanced Robotics for Manufacturing (ARM) сотрудничает с NREC и Академией робототехники Университета Карнеги-Меллона для выращивания квалифицированной технической рабочей силы. |
| 2020 | Демонстрация прототипа ARMOR 1 для Инженерного корпуса армии США |
| 2021 | КМУ опубликовал отчет о результатах 25-летней деятельности NREC |
Тематические исследования проекта
[ редактировать ]Задача DARPA по робототехнике
[ редактировать ]CHIMP — это робот размером с человека, рост которого в стоячем положении составляет 5 футов 2 дюйма, а вес — около 400 фунтов. Инженеры Tartan Rescue Team разработали CHIMP для работы в опасных, деградированных средах, созданных для людей, а не для роботов. CHIMP работает полуавтономно и может планировать и выполнять инструкции высокого уровня, данные его оператором. Его почти человеческая форма, сила, точность и ловкость позволяют ему выполнять сложные задачи человеческого уровня. CHIMP не является динамически сбалансированным шагающим роботом. Вместо этого он предназначен для передвижения по устойчивым танкообразным гусеницам, встроенным в его четыре конечности. Когда ему нужно работать с электроинструментами, поворачивать клапаны или иным образом использовать руки, CHIMP может стоять и кататься на своих гусеницах. Длинные передние руки робота (почти 5 футов) придают ему обезьяноподобный вид.
CHIMP занял третье место в испытаниях DARPA Robotics Challenge в декабре 2013 года. [ 9 ] [ 11 ] Набрав 18 из 32 возможных баллов в ходе двухдневных испытаний, команда продемонстрировала способность системы выполнять такие задачи, как удаление мусора, открытие дверей, прорезание дыры в стене и закрытие ряда клапанов. Система была выбрана в качестве одной из девяти, имеющих право на финансирование DARPA для подготовки к финалу конкурса DARPA Robotics Challenge в 2015 году. [ 10 ]
Городской вызов
[ редактировать ]Команда Tartan Racing Университета Карнеги-Меллона [ 6 ] и General Motors построили автономный внедорожник, занявший первое место в конкурсе DARPA Urban Challenge 2007 года. [ 5 ] Гонка Urban Challenge прошла 3 ноября 2007 года на тренировочной базе Викторвилл в Калифорнии. Одиннадцать команд соревновались друг с другом, чтобы проехать 60-мильную городскую трассу менее чем за шесть часов. Их транспортные средства должны были выполнять смоделированные миссии в условном городском районе, соблюдая правила дорожного движения, безопасно въезжая в движущийся поток транспорта, перемещаясь по круговым транспортным развязкам, преодолевая оживленные перекрестки и избегая других транспортных средств - и все это без вмешательства человека.
Автоматизация и машинное обучение для сельского хозяйства
[ редактировать ]Защита транспортных средств : способность обнаруживать препятствия и опасности на местности значительно повышает безопасность как пилотируемых, так и беспилотных сельскохозяйственных машин. В проекте используются методы машинного обучения для создания надежной системы обнаружения препятствий, которую можно легко адаптировать к различным средам и условиям эксплуатации. NREC интегрировала свои дополнительные пакеты восприятия в группу из трех тракторов с компьютерным управлением, разработанных John Deere . Эти автономные тракторы использовались при уборке урожая на торфянике. Роботизированная команда по добыче торфа тестировалась в течение всего сезона, выполнив более 100 уборочных операций на действующем торфянике. Их поведение имитировало ручную заготовку торфа, сохраняя при этом безопасную рабочую среду.
Сортировщик растений клубники : Основываясь на опыте в области видения, механизмов и манипуляций, NREC создала автоматический сортировщик растений клубники, который оптимизирует процесс сбора урожая, повышает эффективность и обеспечивает стабильное качество растений. Система машинного зрения обучена сортировать растения клубники, используя образцы, собранные человеком, сортируя растения разных сортов и уровней зрелости, работая в реалистичных условиях, когда дождь и мороз меняют внешний вид растений, а корни могут содержать грязь и мусор. Lassen Canyon Nursery и другие производители, представляющие примерно 85% калифорнийского рынка питомников клубники, поддержали этот проект и планируют использовать эту технологию в своей деятельности.
Опрыскивание садов : NREC разработала комплект модернизации, позволяющий трактору работать без водителя. Его программное обеспечение точно оценило местоположение автомобиля и позволило ему автономно следовать по заранее заданному маршруту. Автономный трактор распылял воду, проезжая семикилометровый путь через апельсиновый сад без какого-либо вмешательства человека. Чтобы обеспечить возможность обучения/воспроизведения пути, NREC разработала систему позиционирования, которая использует расширенный фильтр Калмана для объединения одометрических данных, информации GPS и измерений IMU. Система следования по пути основана на алгоритме Pure Pursuit. [ нужны разъяснения ]
Оборонная робототехника для безопасности конвоев
[ редактировать ]NREC и Oshkosh Defense разрабатывают технологии автономных беспилотных наземных транспортных средств для логистических тактических колесных машин, используемых Корпусом морской пехоты США. Грузовые беспилотные наземные транспортные средства (CARGO UGV или CUGV) предназначены для автономного использования в составе автоколонн, сочетающих в себе пилотируемые и беспилотные транспортные средства. Оператор другого транспортного средства контролирует один или несколько беспилотных транспортных средств, которые автономно двигаются в колонне днем и ночью, в любую погоду, а также когда пыль и дым ограничивают видимость.
Технологии, разработанные в рамках этого проекта, являются частью комплекта TerraMax™ UGV компании Oshkosh Defense, который поддерживает операции беспилотных конвоев. [ 12 ]
Сенсабот
[ редактировать ]Sensabot — это прочный робот, предназначенный для безопасного проведения проверок на месте в опасных средах, изолированных объектах и других местах, доступ к которым затруднен или опасен для персонала. Преимущества включают снижение риска и повышение эффективности работы.
Система состоит из мобильной роботизированной базы, оснащенной сенсорной стрелой, оснащенной датчиками контроля. Он способен работать при экстремальных температурах, а также во взрывоопасных и токсичных средах. Робот дистанционно управляется человеком-оператором, который использует датчики для проверки труб, фитингов и клапанов. Sensabot был разработан в соответствии со стандартами IECEx для зоны 1 для взрывоопасных сред, а также стандартами безопасности ANSI для управляемых промышленных транспортных средств. [ 13 ]
Усовершенствованная роботизированная система лазерного удаления покрытий (ARLCRS)
[ редактировать ]Исследовательская лаборатория ВВС (AFRL), Concurrent Technologies Corporation (CTC) и NREC разрабатывают экологически чистую систему для удаления покрытий с самолетов ВВС США за счет финансирования Командования материальных средств ВВС (AFMC).
Усовершенствованная роботизированная система лазерного удаления покрытий (ARLCRS) использует мощный инструмент для лазерной зачистки и современные мобильные роботы для автоматического удаления краски и покрытий с самолетов. Полная система масштабируема для использования от истребителей до грузовых самолетов и самолетов-заправщиков. ARLCRS позволит сократить количество опасных отходов, выбросов в атмосферу, затраты на техническое обслуживание и время обработки. CTC занимается разработкой систем лазерного удаления покрытий и улавливания частиц. NREC занимается разработкой мобильных роботов, датчиков и системы автономности.
Помощь оператора при подземной добыче угля
[ редактировать ]NREC работал с партнерами из угольной отрасли над разработкой технологии помощи операторам при разработке длинных забоев . Сюда входит полная навигационная система для горнодобывающей машины непрерывного действия, восприятие на основе лазерного дальномера для локализации робота , планирование загроможденных пространств, а также инструменты интеграции и моделирования. Эта система была успешно продемонстрирована на действующей шахте в Западной Вирджинии. [ нужна ссылка ] Сопутствующие исследования и цели включают автоматизированную маркшейдерскую съемку, транспортировку и взаимодействие нескольких машин.
ARMOR 1: система опускания мата
[ редактировать ]ARMOR 1 — автоматизированная роботизированная система для Инженерного корпуса армии США для выполнения работ по облицовке вдоль реки Миссисипи . После развертывания ARMOR 1 заменит старую установку для погружения матов, построенную в 1948 году. Цель состоит в том, чтобы увеличить скорость операций по облицовке и улучшить безопасность и условия труда сотрудников, выполняющих эту жизненно важную работу.
По завершении ARMOR 1 будет включать в себя шесть независимых роботизированных кранов. Эти краны подберут большие бетонные квадраты с баржи снабжения и поместят их на «матовую палубу» производственной баржи ARMOR 1. Там отдельные квадраты будут связаны в один гибкий «мат» шириной 140 футов (и длиной до 900 футов) с помощью автоматизированной системы связывания. Готовый мат будет спущен на воду с баржи и погружен на берег реки Миссисипи, в то время как на палубе постоянно собираются новые маты.
Вклад в образование
[ редактировать ]Академия робототехники Карнеги-Меллона (CMRA) — это образовательное учреждение Университета Карнеги-Меллона и часть всемирно известного института робототехники университета. В 2000 году административный персонал и команда разработчиков CMRA разместились на объектах NREC.
Сеть STEM в области компьютерных наук (CS2N) — это совместный исследовательский проект Университета Карнеги-Меллона, включая Академию робототехники, и Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (DARPA), призванный увеличить число студентов, изучающих передовые компьютерные науки и естественные науки, технологии, инженерное дело. и степени по математике (CS-STEM).
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Сектор автономии Питтсбурга: история партнерства и инвестиций» . www.bizjournals.com . Проверено 5 октября 2022 г.
- ^ «Представлена беспилотная наземная боевая машина Crusher» (PDF) (пресс-релиз). Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов. 28 апреля 2006 г. Архивировано из оригинала (PDF) 12 января 2011 г. . Проверено 18 ноября 2010 г.
- ^ Chariot Robotics , официальный веб-сайт
- ^ Тактический беспилотный наземный автомобиль Gladiator , веб-сайт Globalsecurity.org
- ^ Jump up to: а б DARPA Urban Challenge. Архивировано 5 марта 2014 г. на Wayback Machine , архивный веб-сайт.
- ^ Jump up to: а б Carnegie Mellon Tartan Racing , официальный веб-сайт
- ^ Обама, командующий революцией роботов, объявляет о крупной инициативе в области робототехники , IEEE Spectrum.
- ^ Четырехлапый робот Карнеги-Меллона будет участвовать в испытаниях DARPA Robotic Challenge в декабре этого года , пресс-релиз Университета Карнеги-Меллона, июль 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Испытания DARPA Robotics Challenge , архивный веб-сайт.
- ^ Jump up to: а б DARPA Robotics Challenge. Архивировано 28 апреля 2016 г. на официальном веб-сайте Wayback Machine .
- ^ «DARPA Robotics Challenge: Знакомьтесь с претендентами (фото)» . CNET . Проверено 5 октября 2022 г.
- ^ Беспилотная наземная машина , официальный веб-сайт Oshkosh Defense.
- ^ Sensabot: безопасное и экономичное решение для проверки , Журнал нефтяных технологий, октябрь 2012 г.
- Фентон, Эдвин (2000). Карнеги-Меллон 1900-2000: столетняя история . Питтсбург: Издательство Университета Карнеги-Меллон. ISBN 0-88748-323-2 .
