Предложенное сотрудниками лаборатории цифровых систем специального назначения МФТИ решение позволит полностью заменить водителя погрузочно-разгрузочной техники – транспортировщика палет. Помимо самого робота, сотрудники Физтеха создали и программное обеспечения для роботизированного склада, с помощью которого можно автоматизировать логистические процессы.
В ходе общения группы разработчиков с российскими ритейлерами была выявлена потребность отечественного бизнеса в беспилотных транспортировщиках палет на складах. Внедрение инструментов автоматизации позволит минимизировать риски простоя по вине работников, снизить затраты собственников на фонд оплаты труда. В первую очередь необходимость в роботах-кладовщиках есть в одноуровневых зонах временного хранения.
— Предполагается, что разрабатываемое решение заменит водителя погрузочно-разгрузочной техники — транспортировщика палет на первом этапе, а в дальнейшем и высотного погрузчика или даже оператора производственных процессов. С учетом требуемых параметров в качестве наиболее оптимального решения определен метод навигации по потолочным оптическим меткам в видимом диапазоне. Использование данного метода на складском предприятии позволяет создать масштабируемую систему автоматического перемещения палет на складе с минимальными вложениями, — рассказал сотрудник лаборатории цифровых систем специального назначения МФТИ Андрей Леус.
Для проведения тестирования складского робота и программного обеспечения на базе МФТИ был организован испытательный полигон в масштабе 1:10, имитирующий складское помещение площадью 600 кв. м с высотой потолков около 12 м. Ученые испытали на макете возможность управления миниатюрным роботом-кладовщиком.
Также разработчики провели эксперименты, чтобы оценить точность ориентирования устройства по оптическим меткам. Они показали, что разработанный прототип обеспечивает точное движение по заданному маршруту. Использование этого метода на складском предприятии позволяет создать систему автоматического перемещения грузов на складе с минимальными вложениями.
По словам директора ФРКТ МФТИ Дмитрия Гаврилова, группа разработчиков провела эксперименты по проверке качества работы погрузчика в границах экспериментального макета с помощью ориентирования по оптическим меткам, показавшие, что разработанный прототип обеспечивает точное ориентирование. Использование данного метода на складском предприятии позволяет создать масштабируемую систему автоматического перемещения паллет на складе с минимальными вложениями.
— У нас стояла задача удешевления робота. Для их ориентации часто используются дорогостоящие лидары. Вместо них мы использовали обычные камеры видимого диапазона, и, чтобы им было за что зацепиться, мы крепим специальные оптические метки на потолок, и камера по ним определяет направление, — отметил Андрей Леус.
Робот решает одну задачу: перевезти груз с одного места на другое. Взяв нужный объект, устройство перемещается сначала по магистральной части маршрута, а затем съезжает в нужный ряд, находит в нем указанную площадку и оставляет на ней груз. Робот активно использует свою систему технического зрения, которая работает на базе нейросети. С ее помощью он видит сам груз, разметку на полу и метки на потолке.
Сам робот представляет собой комплекс управления, который можно установить на любую механизированную тележку для перевозки палет. Комплекс подключается в шину машины. Единственное требование к ней — руль должен поворачиваться с помощью электрического мотора, а не вручную.
По словам разработчиков, складские помещения — это закрытые объекты, движение по которым строго регламентировано. При этом у робота трехуровневая система безопасности. Он всегда останавливается, если видит перед собой человека или какой- либо объект, подает сигнал и снижает скорость. Если он всё же на что-то наткнется, то сразу отключится.
Полноразмерный образец робота сейчас проходит тестирование на площадке реального склада одного из крупных федеральных ритейлеров. По словам разработчиков, определить окончательную стоимость робота пока сложно, так как сейчас он находится на стадии испытаний и до этапа производства еще далеко. Однако в любом случае она будет ниже стоимости услуг водителя-транспортировщика.
Помимо самих роботов, на автоматизированном складе внедряется программное обеспечение собственной разработки укомплектован электротележками, с помощью которого и осуществляется управление автономным мобильным погрузчиком. Его полноразмерный образец сейчас проходит тестирование на площадке реального склада одного из крупных федеральных ритейлеров. При этом, говорить о том, что в ближайшее время рынок ритейла ждет волна массовых сокращений сотрудников некорректно. Генеральный директор ООО "Беспилотный погрузчик" Анатолий Усков отмечает, что технология автоматизированного склада позволит лишь закрыть уже имеющийся кадровый дефицит.
«Мы никого не оставим без работы, потому что людей, которые трудятся сейчас на этих позициях, не хватает — сотрудники на склады не идут. Именно поэтому у бизнеса и возникла потребность в автоматизации. Закрыть кадровый голод удается либо за счет очень высоких зарплат, либо путем привлечения мигрантов. Также отмечу, что действующих квалифицированных работников складов не сократят, а переведут на позиции выше — они займутся управлением роботами. Сотрудников просто доучат, чтобы они остались в сегменте логистики — человеческий ресурс крайне важен сейчас», — уточняет Анатолий Усков.
Автоматизированный склад может комплектоваться различными роботизированными системами и механизмами: автокомплектовщиками, палетайзерами, беспилотными системами инвентаризации, роботами-уборщиками и непосредственно автономными мобильными погрузчиками. Полноразмерный образец самого востребованного из них - робота-транспортировщика - сейчас проходит тестирование на площадке реального склада одного из крупных федеральных ритейлеров. Итоги эксперимента будут известны уже этой осенью.
Комментарии (20)
engin
06.08.2024 14:32Робот активно использует свою систему технического зрения, которая работает на базе нейросети.
Самое главное, не забыть снабдить такую тележку со всех сторон большими, с кулак, кнопками аварийного останова, чтоб до этой кнопки, в критический момент, мог дотянутся в прыжке окружающий персонал. Это не сарказм а де факто требования безопасной эксплуатации таких автоматов.
Ситуация когда самоходная платформа вопреки логике управления в процессе ее проверки или наладки срывается с места и начинает рулить и крушить что попало и того, кто подворачивается по пути, мне знакома из опыта личного участия в подобных проектах.
В целом статья перенасыщена маркетинговым текстом, мне как инженеру девопсу категорически не хватило технических описаний с демонстрацией и алгоритмами.
Andrey_Leus
06.08.2024 14:32+1Мы тоже о безопасности подумали первым делом. У нас есть две кнопки выключения на самом роботе. Одна радиокнопка удаленного выключения, которая просто сбрасывает питание со всей системы. Также есть контактная система безопасности, которая блокирует любое движение, если погрузчик упирается в любой внешний предмет.
В статье описан макет с маленькими пластмассовыми роботами, на котором мы тестировали алгоритмы движения и тех. зрения до того как начали переносить решение на большую платформу. Там мы насмотрелись на взбесившихся маленьких роботов и, начиная работу над большим роботом, заложили все эти многоступенчатые избыточные меры.
Про маркетинговый текст, к сожалению, - это требование жанра. А технические детали сейчас можно будет найти в патентных формулах, а также наших статьях в научных журналах, но тоже только после подтверждения регистрации авторских прав. Когда этот процесс будет завершен, мы опишем все это подробно в научно-популярной статье.
IamSly
06.08.2024 14:32Действительно все уже придумано и работает, у той же ханчи, погрузчик которой взял за основу, есть роботизированные, бесчеловечные решения для различных применений. С одной стороны очень хорошо, что кто-то работает над собственными, с другой не очень понятен выбранный путь пройти все с нуля, так как это тернистый путь по граблям, который кем-то уже был пройден. Лидары наверняка ставят не смотря на то, что они дороже камер не просто так, а из за того, что они имеют рад преимуществ, например работают в условиях плохого освещения. Почему не пойти по пути реверс инжиниринга и не скопировать уже существующие удачные решения, осторожно обходя моменты, связанные с патентами и интеллектуальной собственностью, как это делают китайцы уже много лет во всех отраслях. Второй вопрос в том, что ребята используют стандартный китайский погрузчик и автоматизируют его, своего производства погрузчиков и компонентов к ним нет, не изучал этот вопрос, но практически уверен, что максимум есть сборочные производства китайских и без решения этой проблемы нам не видать собственных решений, как своих ушей. Что нам мешает создать совместное предприятие с китайцами и организовать локализованное производство, получив все необходимые технологии, ведь робот это не только сенсоры и ПО, но еще и электроприводы и колеса и уплотнения и детали корпуса и электронные компоненты. Вопросы выше скорее носят риторический характер. Хорошо, что вообще что-то делается.
IamSly
06.08.2024 14:32В дополнение к прошлому посту: погрузился в тематику подробней, оказывается существует целый устоявшийся рынок по автоматизации ручных погрузчиков, т.к. их эксплуатируется довольно много и компаниям проще начать автоматизацию с этого шага, чем списывать оборудование и закупать новое. Но в таком случае не понятно в чем новизна предлагаемого решения от МФТИ.
Andrey_Leus
06.08.2024 14:32+1Спасибо за поддержку и внимание к нашему проекту. Действительно, если бы был российский производитель транспортировщиков паллет, мы бы взяли за основу его тележку, но все что есть - это в основном китайские машины под нашими названиями. В этом смысле Ханча ничем не лучше и не хуже других базовых платформ.
По поводу реверс инжиниринга и лидаров о одном ключе. Мы изначально команда, которая специализируется на тех. зрении. И то, что 10 лет назад в тех. зрении было невозможно сделать, сейчас делается довольно легко и финальное решение можно получить за вменяемые деньги (я имею ввиду стоимость не разработки, а железа, на котором это будет работать). Именно поэтому мы решили попробовать применить знания из области "ИИ" в этой промышленной задаче. Кажется, что первые результаты оправдывают наши ожидания - это мы пока говорим с осторожностью. И в этом подходе реверс инжиниринг нам бы не помог, поскольку мы бы просто повторяли готовое, но не делали ничего нового, и мы не на 100% уверены, что наши западные или восточные коллеги десятилетия назад сделали все настолько хорошо (в смысле "цена/качество"), что там не осталось места для улучшения, при условии, что мы имеем сегодняшний арсенал средств компьютерного зрения.
Ну и последний момент - команда у нас молодая, ориентированная на создание чего-то своего. Нам нужно не только использовать чужие РИДы, но и создавать свои - наши отечественные.IamSly
06.08.2024 14:32+1Желаю успеха и надеюсь увидеть статью с техническими подробностями вашего проекта, какие проблемы были, как их решали и в подобном духе.
engin
06.08.2024 14:32Статистика успешного мирового опыта логистических решений, говорит о том, что невозможно обойтись одним локальным решением в виде беспилотных тележек, которые перемещаются по складам по заранее указанному маршруту. Такие платформы должны быть составной частью большой системы, которая управляет логистикой и принимает верные решения по внутреннему перемещению всего складского оборота "прием, учет, транспортировка к месту хранения или к месту выдачи. Наиболее эффективными логистическими центрами являются комплексы с линейными транспортными магистралями рельсового или лифтового перемещения грузов по всей складской матрице. Если это промышленные площадки и речь идет о перемещении грузов по пересеченной местности с присутствием людей, цены взлетают до космических высот, а сами по себе такие платформы убыточны по причине больших затрат на содержание и не могут применяться во многих сферах производства в т.ч. и бытовых к примеру для обслуживания посетителей в ресторанах и т.п.
Andrey_Leus
06.08.2024 14:32+1Скорее всего реально эффективное перемещение грузов по складу можно сделать только с помощью комплексов с магистральным перемещением (рельсы, лифты, ленты, конвейеры, цепные краны и проч.). И Вы верно указываете, что срок окупаемости таких решений на складах обычно уходит в бесконечность. Поэтому реальному бизнесу такое не подходит по крайней мере у нас. В это можно закопать инвестиционные деньги, если их нужно освоить, но не процент выручки, которая ляжет на цену товара.
Мы же решаем очень приземленную задачу: заменить оператора тележки (человека) на машину так, чтобы склад можно было не модернизировать (почти или вообще), а стоимость робота не приводила бы срок окупаемости в десятилетия.
Складом и сейчас управляет уже фактически база данных с алгоритмами, а люди в ней - ненадежные винтики. Если их там будет меньше, работа системы будет стабильнее. Мы понимаем, что одних транспортировщиков для полной автоматизации склада не хватит, но их применение может существенно сократить количество сотрудников (которых сейчас как раз на самом деле не хватает), а, следовательно, для бизнеса это будет снижением издержек, что поможет внедрять подобные решения повсеместно. На этом мы и рассчитываемengin
06.08.2024 14:32Основное минус ( я никогда не пользуюсь минусаторством) публикации в том, что в преамбуле статьи, как и в ее названии есть следующее:
Помимо самого робота, сотрудники Физтеха создали и программное обеспечения для роботизированного склада, с помощью которого можно автоматизировать логистические процессы.
Вот и нужно было в контексте в.с. раскрыть тему создания беспилотного транспортера. Пока что это выглядит так что за транспортером бегает мужик с ДУ пультом или где-то сидит оператор и как-то дистанционно управляет этой системой. Сама по себе самоходная телега не есть предмет новизны и глубокого научного погружения, подобное сегодня сплошь и и рядом присутствует в хобийных проектах школьников или в дипломных работах выпускников ВУЗов, а дальше что?
zebulon_stumpf
Уже больше 10 лет как все придумано и работает https://seegrid.com/
Moog_Prodigy
Да этим главное отчитаться о статье. Это все придумано еще в 70 годах. Без нейросетей, тупые бездушные схемы. Там обсосано уже все до мелочей.
Пила зазудела.
Andrey_Leus
Соглашусь с тем, что многие вещи были придуманы задолго до реализации. Но если Вы бываете на крупных складах, то постоянно видите там, как то, что было придумано в 70-е годы не применяется. И тележками там управляют люди. Это происходит в основном из-за экономических соображений. Те хорошие качественные решения автоматизации, которые были придуманы давно, в нынешних условиях будут стоить дорого и нет доступных на рынке реализаций. Пришло время, когда можно собрать в одно решение наработки из тех. зрения с простыми нейронками, простого доступного слама и роботизации. Именно это мы и попытались продемонстрировать в данном проекте.
Moog_Prodigy
Я с Вами совершенно согласен по поводу того, что я видел эти решения 70ых на крупных складах, и как они не применялись. Да, не применялись, на тот момент это был настолько хайтек, но сверху приходила указивка - нужен автоматизированный склад, его строили для отчета, а потом все вручную. Отчего так? В тогдашних условиях это был лютый хайтек, и если с механикой еще как-то справлялись, то рулило это (что знаю) - электроника-60 в крейтах "КАМАК" и вот такое. Соответственно заводу только для этого склада нужно содержать пару асушников и программиста. Что не сказать, чтобы сильно дорого по тем временам, но на длительном периоде + простои из-за некачественной элементной базы, которые были постоянно + вопросы по технике безопасности + т.н. "Перевыполнить план быстрее соседей" (это как то одним словом называлось но уже не помню) - пофиг на качество, и вот уже неисправный робот стоит а люди лазают по вертикальным этим контейнерам и добывают детали для плана, долго, дорого и чревато жертвами. Поэтому этими автоматизированными складами и не пользовались практически - обьект сдали, и всё. А что там отчеты бодрые выходили это все залепуха. Приедут журналисты, робот 2-3 ящика перегрузит туда-сюда, фотки сделали, все довольны. Потом обратно отключают. И строят нормальный человеческий склад рядом.
Но я щупал и видел эту механику. С небольшими доработками + современные мозги не умнее ESP32 это все решить можно на раз-два. Оно будет там летать на высоких скоростях, ограниченных лишь электроприводом и массами грузов. Заметьте, без всяких нейросетей. Теории графов и сортировки разработаны задолго до этого. Техническое зрение? Ну опять же, в старинные времена с этим обходились просто - адресация каждой ячейки забивалась в СУБД, там лежат валы, статора, шестерни типа 3334399 и прочие артикулы. Адресация примерно как в лифте по этажам, по концевым выключателям. Сейчас считыватель QR кодов разве что в мусорные баки не встроен. Это к вопросу о гибкости системы распознавания, а не позиционирования. Но нужна ли она без общей базы, от которой плясать? Типа робот будет весь склад обьезжать считывая каждый контейнер, ища тот самый номер? Тоже нет. Поэтому и тут техзрение не нужно. И тот же QR код поможет тому человеку, который будет этот контейнер с деталями принимать, но никак роботу в поиске.
Впрочем, если речь идет о складах масштабов Амазона, и подражание этой системе - ну тут не возразить. Только вот нет у нас таких. А если и есть - человеческий труд слишком дешев, чтобы его автоматизировать. Пока что. Перспективы есть, но настолько далеки и туманны, как и все будущее.
Andrey_Leus
Мы бы очень не хотели, чтобы наш проект стал потемкинской деревней или отчетом для галочки. Поэтому мы плотно работаем с потенциальными потребителями нашего решения и пытаемся его сразу делать под ограничения, имеющиеся на существующих складах.
aborigen81
ИМХО:
1. В статье несколько раз упомянуто о том, что решение от МФТИ имеет как минимум преимущество в цене. И если масштабировать необходимое количество на склады хотя бы условной "Пятерочки" можно получить очень весомую экономию.
Я смог найти ценник на робота от Seegrid только в статье от 2021, и там объявлялось "от 3,5 млн рублей". Сколько сейчас это может стоить ? А обслуживание ?
2. Держа в уме многочисленные примеры свертывания бизнесов в России, предложение от МФТИ весьма "к месту". Вполне возможно, что Seegrid сейчас вообще не работает в РФ.
Andrey_Leus
Поддержу про цену. Готовые решения производятся за рубежом, стоят дорого. 3,5 млн - это далеко не предел. Есть варианты из за 15+ млн. И по этим ценам в нынешних условиях придется еще решать вопрос с поставками, которые не будут прямыми, дорого будет стоить логистика большого тяжелого готового робота, и совершенно точно - это будет долго.
А вот роботизация дешевого транспортировщика в нынешних условиях по нашему мнению может быть достаточно эффективным решением.
Andrey_Leus
Именно эту фразу я и сказал, когда к нам пришли с этой задачей. Но когда мы попытались в России найти решение, которое бы точно работало и можно было его легально купить за вменяемые деньги, а при этом оно бы быстро приезжало и стабильно управляемо работало, то оказалось, что это уже невозможно. Именно тогда и начали эту разработку.
zebulon_stumpf
Так это дорого потому, что далеко не тривиально. Одно дело сделать прототип, совсем другое и другие деньги запустить надежное производство и поддержку.
Возможно в РФ IT часть может быть чуть дешевле. Но на моторах, батареях, сенсорах особо не на экономишь
Andrey_Leus
Полностью согласен, что сделать робота с нуля дорого и не тривиально. Придется производить или закупать моторы, батареи, управляющие ими контроллеры и прочие металлические узлы и агрегаты: колеса, корпус, вилы.
Но это уже все как раз есть. Оно отлажено, собрано и производится десятки лет в разных странах и доступно на рынке по относительно невысокой цене. При этом сенсоры и вычислители поверх этого железа стоят существенно дешевле, чем сами тележки, и в качестве этого оборудования можно использовать доступные в свободной продаже девайсы. Остается только IT часть, за которую мы и взялись. Может быть и не удастся ее сделать дешевле, чем в Китае, но зато для потенциального заказчика на российском складе будет важнее гибкость настройки и возможность доразработки системы. А с готовыми решениями - всегда придется переделывать свой склад под импортные решения, а вот это уже часто останавливает процесс внедрения.
zebulon_stumpf
Надеюсь у вас получится. Mоторы и батареи далеко не тривиальная часть как только начинаешь делать оптимально и дешево. Одна зарядка и начальное включение обычно целый project посложнее навигации :)
Ни и интеграция роботов в полный цикл - проект порядка 10-15 человеко лет :)