проф. Драгомир Ненчев, Tokyo City University: Роботите на бъдещето: адаптивни и взаимно-обучаващи се чрез собствен интернет

Във ФокусСп. Инженеринг ревю - брой 2, 2015

проф. Драгомир Ненчев, Tokyo City University: Роботите на бъдещето: адаптивни и взаимно-обучаващи се чрез собствен интернет

ПОДОБНИ СТАТИИ

Индустриални роботи

проф. Драгомир Ненчев, Tokyo City University, пред сп. Инженеринг ревю

Уважаеми проф. Ненчев, бихте ли се представили пред читателите на сп. Инженеринг ревю?
Завърших специалност "Изчислителна техника" на ВМЕИ (сега ТУ-София) преди 35 години, след което специализирах в току-що създадения Научноизследователски център по роботика към института, първо в магистърския курс (т.н. следдипломна квалификация), после като аспирант.

След защитата продължих научно-изследователската си работа към Центъра, а по-късно бях избран за преподавател в новооснованата катедра по роботика. През последните двадесет години работя в Япония. Преподавал съм в университетите Тохоку, Ниигата и Хиросаки, от 12 години съм професор в Tokyo City University. В лабораторията ми всяка година има около 15 дипломанта и още около толкова магистри/аспиранти, които ръководя заедно с колега. Имам над 250 научни публикации с около 1800 цитирания (според Гугъл).

Бил съм гост-лектор в редица университети и научни институти в Азия, Северна и Южна Америка и Европа. Член съм на Обществата по роботика, на инженерите механици, както и на инженерите по управление в Япония. Бях избран за председател на редакционния комитет на англоезичното списание Advanced Robotics, както и за член на изпълнителния комитет на Обществото по роботика.

Вие сте сред основателите на катедрата по Роботика към ТУ-София. Бихте ли ни разказали малко повече за този период и основните цели, които стояха пред вас?
Катедрата по робототехника беше създадена още през 1984 г. Създаването й беше пионерско дело, и то не само в рамките на България. Огромна е заслугата на първия ръководител на катедрата проф. Михаил Константинов. Целите ни бяха следдипломно обучение и научноизследователска работа в областта на роботиката. През 80-те години на миналия век промишлените роботи започнаха да се използват масово в промишлеността, като броят на внедрените в Япония роботи отбеляза значителен ръст.

Научноизследователският аспект на работата ни с колегите от катедрата беше насочен към усъвършенстване функциите на промишлените роботи чрез въвеждане на микропроцесорни системи за управление и разработване на съответен софтуер чрез създаването на нов тип сензорни системи, на внедряването на методите на изкуствения интелект, а така също и създаването и приложението на роботи с нов тип механика, например като роботи с редундантни степени на свобода или такива с паралелна топология.

Кои са основните акценти на работата ви в Япония?
Работя основно върху две направления. Първото е внедряване на роботи в домашна среда. Това е доста широка област и затова е необходимо да уточня, че става въпрос за многофункционални роботи, т. е. роботи, които могат да изпълняват задания като приготвяне на храна, подреждане или почистване на маса, включително зареждане на миялна машина, на хладилник, както и работа с други домашни уреди.

За разлика от промишлената среда, домашната среда се характеризира с голяма степен на неопределеност и затова съществуват множество подходи към проблема, свързани с доста трудности. Първата ми цел е да минимизирам степента на неопределеност, без да променям значително домашната среда. Стремя се да определя класове от задачи, като всеки клас да бъде реализуем с робот със съответна конфигурация.

По този начин може да се постигне оптималност между функционалност и икономичност. Работата ми в това направление се основава на концепция, която нарекох МММ: многофункционалност, минималност и модулност. В зависимост от бюджета си потребителят ще може да избере определен клас от задачи и да получи съответен робот, конструиран на модулен принцип. При наличие на допълнителни средства на един по-късен етап могат да се добавят модули към робота и съответно да се разшири класът от задачи, които могат да му се поставят.

Този подход създава вероятност за поява на домашни помощници роботи в домовете на по-ранен етап, отколкото евентуалното внедряване на универсални роботи за дома, така както ги знаем от научната фантастика. Най-близко до възприятието за такива роботи са днешните хуманоиди.

Работя интензивно и в тази сфера, преди всичко върху приложението на хуманоидни роботи за различни видове манипулативни дейности, предимно с използване на инструменти. Със студентите ми работим и върху усъвършенстване стабилността на хуманоидите, така че да запазват баланс дори и когато биват подложени на (случайни или не) удари.

Второто направление, по което всъщност работя още откакто пристигнах в Япония, е космическа роботика. Изключително важно направление за бъдещето ни, като се има предвид, че ресурсите на планетата ни Земя намаляват прогресивно. Една от задачите, които решавам, е управление на манипулатор, монтиран върху сателит.

Целта е минимизиране силите на реакция върху сателита, които се получават при движение на манипулатора. Имах възможност да проверя на практика алгоритмите чрез експерименти с космическия робот ETS-VII (Engineering Test Satellite – VII), който беше изведен в орбита през 1997 г. от Националната агенция за развитие на космическото пространство на Япония (NASDA, сега JAXA) и оперира в орбита до края на 1999 г.

Друга задача, която решавам, е управление на космически роботи при прихващането на свободнолетящи неуправляеми космически обекти. Това са например останки от нефункциониращи изкуствени сателити, които "замърсяват" космическото пространство в непосредствена близост до Земята.

Страната е сред лидерите в технологичните разработки на роботи. Кои в момента са най-актуалните тенденции в областта на индустриалните роботи там?
През миналата година администрацията на министър-председателя Абе постави за цел осъществяването на нова революция в роботиката. Роботиката е едно от десетте основни направления за ревитализация на икономиката в програмата на г-н Абе, известна като "Абеномика".

В областта на промишлените роботи тенденцията е в посока системно интегриране и конструиране на роботи, които да бъдат "лесно използваеми". Системното интегриране е важно, тъй като засега е доста трудоемък процес. Ако този процес може да се реализира с по-малко усилия, ще може да се осигури много по-голяма гъвкавост при приложението на роботите, не само в строго определена промишлена среда, както беше досега. Също така, роботите ще трябва да могат да се използват от неквалифицирани потребители. В Япония проблем е недостигът на работна ръка поради застрашителното застаряване на нацията.

Особено остро това се чувства в отдалечените области, където има множество малки и средни фирми, например за преработка на различни хранителни продукти. Амбициозните цели, които са поставени в програмата на правителството със срок 2020 г., са удвояване на пазара на роботи в производствената сфера (от 600 милиарда йени на 1.2 трилиона) и увеличаване на пазара на роботи в непроизводствената сфера (услуги, селско стопанство, поддържане на инфраструктура и логистика, както и за природни бедствия) в двадесет пъти (от 60 милиарда йени на 1.2 трилиона).

Кои ще бъдат определящите фактори за бъдещия напредък в областта на роботите?
Основна роля ще играят три фактора. На първо място е прилагането на методите на изкуствения интелект. Роботите постепенно ще стават "по-автономни", което означава, че ще могат да функционират в по-неопределена среда. За разлика от сегашните роботи, които имат ограничен брой сензори и са "твърдо" програмирани, новото поколение роботи ще могат да се справят с доста по-широк кръг от "непредвидени" ситуации, благодарение на усъвършенстващата се сензорика и елементите на самообучение.

Вторият фактор е непрекъснатото усъвършенстване на функциите на персоналните информационни устройства (персонални компютри, таблети, смартфони), което в крайна сметка ще доведе до интегрирането им с роботите. Предвижда се тогава роботите да се характеризират с "принадена стойност", която да идва от функционирането им и като информационно-комуникационни устройства.

Третият фактор е свързване на роботите и всякакви други уреди в единна мрежа, т.нар. IoT (Internet of Things). Роботите ще обменят информация помежду си и ще черпят "опит" въз основа на богатата информация в интернет, като така ще могат да самоусъвършенстват функциите си.

ЕКСКЛУЗИВНО
Top