Робот установил мировой рекорд Гиннесса — разместил 100 000 домино за 24 часа

Новый робот, известный как Доминатор (Domino Robot, Dominator), установил мировой рекорд Гиннесса, разместив 100 000 домино за чуть более, чем 24 часа. Доминатора создал YouTube-блогер и бывший инженер NASA Марк Робер. Робот стал результатом тяжелой и долгой работы. В создании необычного бота Роберу помогали двое первокурсников из Стэнфордского университета и инженер-программист. 

Суть проекта

Группа запрограммировала более 14 000 строк кода и оснастила робота такими компонентами, как всенаправленные колеса и напечатанные на 3D-принтере воронки, чтобы создать «дружелюбного робота, который очень хорош только в одном — сложить целую тонну домино по-настоящему быстро». 

В отличие от профессионального мастера домино Лили Хевеш, Доминатор использовал свою способность складывать 300 плиток одновременно, чтобы работать примерно в 10 раз быстрее, чем человек. Роботу потребовалось около двух часов, чтобы уложить более 9000 домино. 

Хотя Доминатор — это лицо проекта, большая часть его эффективности достигается за счет отдельного механизма сортировки, который состоит из роботизированной руки Kuka и почти 5 км гусениц Hot Wheels. Серия конвейерных лент перемещает домино по цвету, прежде чем рука помещает их в соответствующий желоб. Когда Доминатор приходит на станцию для пополнения запасов, нижняя платформа отодвигается, мгновенно загружая в его напечатанные на 3D-принтере воронки все домино, которые ему нужны, чтобы сразу положить 300 штук. Таким образом, время простоя сводится к минимуму. 

Финальное достижение этого проекта: команде из семи опытных строителей домино потребуется около недели, чтобы сделать фреску, похожую на Super Mario Bros., а Доминатору потребовалось чуть больше дня. 

История происхождения

Весь этот проект начался в мае 2019 года. После одного из выступлений у Марка Робера спросили, чем он всегда хотел заниматься, но не мог. Он ответил, что у него было видение робота, который установит тонны домино в спортзале за ночь, но он пробовал создать несколько прототипов (безуспешно). 

Тогда увлеченный робототехникой, инженерией и наукой Алекс Бауком отправил Роберу электронное письмо, в котором сказал, что может помочь с подобным проектом. Два студента Стэнфордского университета также заинтересовались в работе над проектом, с чего и началась команда. 

После первого «мозгового штурма» у исследователей возникло несколько явных проблем: масштаб предприятия и локализация. Изначально Марк хотел разместить не менее 100 000 домино. В ранних прототипах робот нес все домино и размещал по одному за раз. Если подсчитать: 100 000 домино весят около 850 кг, а размещение по одному может занять 3,5 дня без перерывов. К тому же роботу нужно было поставить домино достаточно близко, чтобы они могли сбить друг друга, но не так близко, чтобы опрокинуть уже поставленные домино. 

Следовательно роботу нужно было очень точно знать свое положение. Еще одной серьезной проблемой стало обеспечение точного вождения. После продолжительных испытаний и нескольких созданных прототипов все части робота находились на своих местах. Оставалось только начать масштабировать испытания и выяснять, что может сломаться. 

Финальная версия робота смогла лучше локализоваться при перемещении по складу благодаря датчикам, позволившим значительно улучшить угловое отслеживание при движении на большие расстояния. Инженеры добавили функции «безопасности», такие как автоматическое отключение двигателей для предотвращения въезда бота в домино в случае проблем со связью. 

После решения всех проблем с надежностью робот отлично справился со своей задачей и установил более 100 000 домино всего за 24 часа работы. 

Из чего состоит Доминатор

Оборудование Доминатора состоит из множества частей. Основной корпус изготовлен из рамы со стальной опорной плитой, на которой установлена система привода. В передней части бота есть большой лоток, использующийся для размещения 300 домино в сетке. Воронки, напечатанные на 3D-принтере, используются для того, чтобы домино легче размещалось в сетке. 

На задней части робота находится небольшой противовес, чтобы заднее колесо удерживало достаточное сцепление с землей для избежания скольжения. Само устройство передвигается на трех всенаправленных колесах. Специальное управление этими колесами позволяет роботу свободно перемещаться в любом направлении, что имеет решающее значение для точного совмещения домино при подготовке к установке следующей части. 

Сверхточные и довольно мощные двигатели ClearPath соединяются с колесами через ременную передачу 1:4, позволяющую колесам обеспечивать достаточный крутящийся момент для перемещения робота, который весит 90 кг. Все двигатели питаются от пары литий-полимерных аккумуляторов. 

Что касается электроники: основные «мозги» робота работают на Raspberry Pi 4, который выполняет все высокоуровневые коммуникации, тяжелые вычисления и принятие решений. Он подключен через USB-концентратор к обеим направленным вниз камерам, внутренним GPS-датчикам Marvelmind и контроллеру двигателя ClearCore. 

Все вышеперечисленное касается основных аппаратных компонентов робота. Программное обеспечение для Доминатора было разработано с нуля и распределено на трех разных компьютерах. Одним из основных компонентов, необходимых для робота, был метод создания траектории, по которой он должен был следовать. Инженеры также разработали индивидуальную систему управления роботом.