Робот встановив світовий рекорд Гіннеса — розклав 100 000 доміно за 24 години

Новий робот, відомий як Доминатор (Domino Robot, Dominator), встановив світовий рекорд Гіннеса, розклавши 100 000 доміно трохи більш ніж за 24 години. Доминатора створив YouTube-блогер і колишній інженер NASA Марк Робер. Робот став результатом важкої та тривалої роботи. У створенні незвичайного бота Роберу допомагали двоє першокурсників зі Стенфордського університету та інженер-програміст. 

Суть проєкту

Група запрограмувала понад 14 000 рядків коду та оснастила робота такими компонентами, як всенаправлені колеса й надруковані на 3D-принтері воронки, щоб створити «дружнього робота, який дуже добре вміє лише одне — складати цілу тонну доміно справді швидко». 

На відміну від професійного майстра доміно Лілі Хевеш, Доминатор використовував свою здатність складати 300 плиток одночасно, щоб працювати приблизно в 10 разів швидше за людину. Роботу знадобилося близько двох годин, щоб викласти понад 9000 доміно. 

Хоча Доминатор — це обличчя проєкту, більша частина його ефективності досягається завдяки окремому механізму сортування, який складається з роботизованої руки Kuka і майже 5 км треків Hot Wheels. Серія конвеєрних стрічок переміщує доміно за кольором, перш ніж рука поміщає їх у відповідний жолоб. Коли Доминатор приходить на станцію поповнення запасів, нижня платформа відсувається, миттєво завантажуючи в його надруковані на 3D-принтері воронки всі доміно, які йому потрібні, щоб одразу викласти 300 штук. Таким чином, час простою мінімізується. 

Фінальне досягнення цього проєкту: команді з семи досвідчених будівельників доміно знадобиться близько тижня, щоб зробити фреску, схожу на Super Mario Bros., а Доминатору знадобилося трохи більше доби. 

Історія походження

Увесь цей проєкт почався у травні 2019 року. Після одного з виступів у Марка Робера запитали, чим він завжди хотів займатися, але не міг. Він відповів, що мав бачення робота, який встановлюватиме тонни доміно в спортзалі за ніч, але пробував створити кілька прототипів (безуспішно). 

Тоді захоплений робототехнікою, інженерією та наукою Алекс Бауком надіслав Роберу електронного листа, в якому сказав, що може допомогти з подібним проєктом. Два студенти Стенфордського університету також зацікавилися роботою над проєктом, з чого і почалася команда. 

Після першого «мозкового штурму» у дослідників виникло кілька очевидних проблем: масштаб підприємства та локалізація. Спочатку Марк хотів розставити щонайменше 100 000 доміно. У ранніх прототипах робот ніс усі доміно й розміщував їх по одному за раз. Якщо порахувати: 100 000 доміно важать близько 850 кг, а розміщення по одному може зайняти 3,5 дня без перерв. До того ж роботу потрібно було ставити доміно достатньо близько, щоб вони могли збивати одне одного, але не так близько, щоб перекинути вже поставлені доміно. 

Отже, роботу потрібно було дуже точно знати своє положення. Ще однією серйозною проблемою стало забезпечення точного керування рухом. Після тривалих випробувань і кількох створених прототипів усі частини робота були на своїх місцях. Залишалося лише почати масштабувати випробування та з'ясовувати, що може зламатися. 

Фінальна версія робота змогла краще локалізуватися під час переміщення складом завдяки датчикам, які значно покращили кутове відстеження під час руху на великі відстані. Інженери додали функції «безпеки», такі як автоматичне вимкнення двигунів, щоб запобігти в'їзду бота в доміно у разі проблем зі зв'язком. 

Після вирішення всіх проблем з надійністю робот чудово впорався зі своїм завданням і встановив понад 100 000 доміно лише за 24 години роботи. 

З чого складається Доминатор

Обладнання Доминатора складається з багатьох частин. Основний корпус виготовлено з рами зі сталевою опорною плитою, на якій встановлено систему приводу. У передній частині бота є великий лоток, який використовується для розміщення 300 доміно в сітці. Воронки, надруковані на 3D-принтері, використовуються для того, щоб доміно легше розміщувалося в сітці. 

На задній частині робота знаходиться невеликий противагу, щоб заднє колесо утримувало достатнє зчеплення із землею для уникнення ковзання. Сам пристрій пересувається на трьох всенаправлених колесах. Спеціальне керування цими колесами дозволяє роботу вільно рухатися в будь-якому напрямку, що має вирішальне значення для точного сумщення доміно під час підготовки до встановлення наступної частини. 

Надточні та досить потужні двигуни ClearPath з'єднуються з колесами через ремінну передачу 1:4, що дозволяє колесам забезпечувати достатній обертовий момент для переміщення робота, який важить 90 кг. Усі двигуни живляться від пари літій-полімерних акумуляторів. 

Що стосується електроніки: основний «мозок» робота працює на Raspberry Pi 4, який виконує всі високорівневі комунікації, важкі обчислення та прийняття рішень. Він підключений через USB-хаб до обох спрямованих вниз камер, внутрішніх GPS-датчиків Marvelmind та контролера двигуна ClearCore. 

Усе вищезазначене стосується основних апаратних компонентів робота. Програмне забезпечення для Доминатора було розроблено з нуля та розподілено на трьох різних комп'ютерах. Одним із основних компонентів, необхідних для робота, був метод створення траєкторії, за якою він мав рухатися. Інженери також розробили індивідуальну систему керування роботом.