Робот, который может выполнять эксперименты в тысячу раз быстрее? Звучит как революция в области исследований. В Ливерпульском университете студенты химического факультета занимаются именно этим. Автономные роботы KMR iiwa производства KUKA помогают ученым в исследованиях при работе с конкретными комбинациями веществ.
При выполнении многих научных исследований главное это терпение. Часто для получения надежных результатов требуется повторить бессчётное количество экспериментов. Требуется абсолютная точность, так как даже небольшое отклонение — например в составе материала — может иметь огромное значение.
Бесчисленное высокоточное повторение операций? Исследователи химического факультета Ливерпульского университета решили, что это идеальная задача для робота, и, недолго думая, разработали автоматизированное решение, которое выполняет и отслеживает выполнение научных задач и автономно принимает решения о дальнейших действиях.
Роботизация и сизифов труд
Группа профессора Энди Купера (Andy Cooper) посчитала, что мобильный робот KMR iiwa производства KUKA может независимо перемещаться в лаборатории, выполнять эксперименты и оценивать результаты, чтобы определять, какие действия следует выполнять на последующих этапах.
«Это исследование было посвящено разработке нового фотохимического катализатора», — поясняет Энди Купер (Andy Cooper) из Ливерпульского университета. Есть вещества, которые под воздействием солнечного света расщепляют воду на составляющие, водород и кислород. Это важный процесс, особенно для производства чистой энергии без использования ископаемого горючего топлива.
Проблема состоит в следующем: поиск правильной комбинации химических элементов, способных на такую реакцию, это сизифов труд. «Мы говорим о такой вероятности чисто математическими терминами; существует более 98 миллионов комбинаций, и часто довольно сложно понять, с чего же начать», — поясняет Купер.
Получение правильного результата благодаря искусственному интеллекту
Для сотрудников лаборатории такая задача почти непосильна. «Так или иначе, робот использует оптимизационный алгоритм для сокращения количества выполняемых экспериментов».
Управляемый только компьютерной программой, подключенной с помощью беспроводного соединения к мобильной платформе, робот KMR iiwa независимо выполняет эксперименты. Робот легкой конструкции LBR iiwa смешивает образцы в стеклянных колбах, подвергает их воздействию источника света и анализирует результаты с помощью газового хроматографа.
Подобно исследователю-человеку, искусственный интеллект робота может корректировать последующие действия в соответствии с результатом эксперимента. Большое отличие робота от его коллег-людей в том, что робот может работать непрерывно, думать в 10 измерениях и никогда не отвлекаться.
Выдавать результаты в 1000 раз быстрее
Всего за восемь дней роботу KUKA удалось выполнить и задокументировать 688 экспериментов. Так как роботу в сутки требуется только один 90-минутный перерыв для зарядки аккумулятора, то он выдает результаты приблизительно в 1000 раз быстрее, чем это было бы возможно без применения автоматизации.
«Огромное преимущество решений по автоматизации состоит не в скорости, — говорит профессор Купер, добавляя, — однако скорость является одним из основных преимуществ. Гораздо важнее то, что исследователям предоставляется возможность выполнять более амбициозные и крупномасштабные эксперименты, что было бы невозможно при использовании только человеческих физических способностей».
Навигация с помощью лазерной системы
Для ориентирования и перемещения в пространстве мобильная платформа использует лазерную систему. С ее помощью робот может надежно определить наличие препятствий на пути, в том числе сотрудников, пересекающих траекторию его движения. Важное преимущество: мобильная платформа может применяться практически в любом помещении, при этом не требуется вносить какие-либо изменения или закупать новые инструменты.
«Кратко: если человек может работать над чем-либо, то теоретически над этим может работать и робот», — говорит Купер. Поэтому использование роботизированных систем может значительно облегчить работу исследователей, как в университетах, так и в промышленных исследовательских лабораториях.
Недавно сюжетом о достижениях робота KMR iiwa в лаборатории Ливерпульского университета со своими читателями поделился один из самых старых и авторитетных общенаучных журналов «Nature».
#KUKA #kukarussia #robotics #индустриализация #цифровизация #роботизация #автономные роботы #индустрия 4.0 #производство будущего #наука
