Очень многие интересные конструкторские решения и открытия происходят не в какой-то специфической области, а на границах сфер, казалось бы совершенно не связанных между собой. Возьмите такое узко-физическое свойство, как спин протона в ядре атома водорода. На первый взгляд, интересным оно может быть только для физиков-теоретиков, однако именно это свойство легло в основу МРТ — метода исследования внутренних органов. А матрица переходов Маркова, которые используются для поиска статистического равновесия в разных процессах (очень специфическая штука, мало кому известная вне мира математики), неожиданно нашла применение в лингвистике и используется для идентификации авторов литературных произведений.

Вот и мы хотим рассказать об одном решении на границе разных областей знания, хоть и не таком великом как МРТ или идентификация авторов.

Маленький городок Ляуфен находится в самом сердце Германии, недалеко от Штутгарта. Везде, куда ни посмотри, тянутся виноградники до самого горизонта. Собственно, большинство жителей этих мест занимаются именно виноделием. Но нашлось здесь место и высоким технологиям.

Компания Шунк начиналась как гараж по ремонту электродвигателей в далеком 45-м году. Сейчас, почти 70 лет спустя, это большая компания с оборотом более 250 миллионов евро и числом сотрудников более двух с половиной тысяч. Шунк — один из лидеров по производству робототехники в Европе, в частности, роботизированных устройств захвата — грипперов. Представьте себе конвейерную линию, на которой бесконечным потоком едут какие-то предметы. И механическая рука хватает эти предметы и переставляет куда-то. Вот эта рука и есть гриппер. А теперь представьте, что эти предметы имеют какую-то очень сложную форму. Например, это шоколадный мишка вроде вот такого



Гриппер с обычными прямоугольными пальцами не сможет захватить такой предмет, потому что он просто выскользнет. Вот если бы в пальцах были вырезаны контуры предмета…



Такие запросы возникали у многих и клиенты Шунка регулярно просят адаптировать пальцы грипперов под специфические нужны. Обычно они присылают либо 3д-модель предмета, либо вообще чертеж. Специалисты Шунка проводят несколько дней вначале создавая саму модель, потом делая нужные вырезы на контурах пальцев, а затем вырезая нужный контур на фрезерном станке из металлических заготовок. Получается долго и дорого, потому что драгоценное время специалистов тратится на гриппер, который будет произведен в 1-2 экземплярах и не будет нужен никому, кроме одного единственного клиента.

В поисках решения, как бы автоматизировать весь процесс и сделать его быстрым и удобным, специалисты Шунк обратились к Материалайз. Ну а Материалайз, как известно, — не только один из мировых лидеров на рынке 3д-печати, но еще и обладает огромной базой знаний в том, что касается обработки 3д-моделей.

Задача, которую поставили перед рабочей группой звучала примерно так: разработать решение, которое не требовало бы от заказчика никаких специальных знаний в 3д-моделировании, но позволяло бы получить кастомизированные пальцы для гриппера, имея на входе только модель детали, которую гриппер должен захватывать. Ну и сделать это за несколько секунд, а не за день-два.

Какие выводы можно сделать сразу при такой постановке задачи? Во-первых, это должно быть браузерное решение, ведь мы не хотим отягощать пользователя загрузкой и установкой неизвестного ПО. Ему необходимо только иметь модель детали. Во-вторых, если пользователь хочет видеть результат практически сразу, значит система должна быть полностью автоматизирована.

Работу начали с задач обрезки и 3д-в-браузере, потому что именно они были самыми рискованными.
Опыта полноценного управления 3д-моделями в браузере у нас не было, но нужно было предоставить пользователю простой и удобный механизм ориентирования детали в пространстве и относительно гриппера.

Кроме того, обрезка пальцев тоже была довольно непростой, потому что в некоторых местах нужно было оставлять зазоры, чтобы в отрытом состоянии деталь легко вынималась; а в других местах — наоборот, выступы, чтобы деталь плотно зажималась в закрытых пальцах.

Для решения первой задачи довольно много времени мы потратили на исследования, но оно окупилось с лихвой, потому что эта часть работы была самой рисковой и проблемы там стоили бы намного больше. В итоге остановились на библиотеке Three JS.

Вариантов механизма ориентирования детали перепробовали штук пять. Идеального среди них не нашлось, поэтому остановились на том, который показался оптимальным.

Отладка фингермейкера (как мы назвали утилиту для обрезки) тоже оказалась делом непростым, и очень хорошо, что занялись ей с самого начала.
Конечно, трудности возникали самые разные на всем протяжении работы, но, так или иначе, их побороли и результатом работы стала система egrip.



Итак. Сама система — браузерное решение. Клиент загружает 3д-модель детали (stl или stp), выбирает некоторые базовые параметры и позиционирует деталь относительно гриппера, а дальше всю работу выполняет egrip. Через несколько секунд клиент получает модель гриппера уже с вырезанным контуром и, если ему нравится результат, то тут же делает заказ. Весь процесс занимает несколько минут и происходит в интерактивном режиме, т.е. все действия пользователя по перемещению и вращению детали относительно гриппера сразу же отображаются в рабочем окне. Пальцы печатаются на 3д-принтере и отправляются клиенту по почте.



Все очень просто. Конечно, за такой простотой стоит труд людей, бесчисленные встречи, многие литры выпитого кофе. Но в результате имеем систему, которой гордятся разработчики, довольны заказчики и клиенты.
Да, и первые заказы уже есть, если кому интересно.

Все желающие могут зарегистрироваться и поработать с системой самостоятельно по адресу www.egrip.schunk.com. К сожалению, пока что при регистрации можно указать адрес только в нескольких странах, поэтому заказать продукт может и не получиться, но других ограничений нет.