Как решить проблему увеличения доли гражданской продукции в высокотехнологичной российской промышленности? Как сделать эту продукцию конкурентоспособной? Где и как готовить специалистов с соответствующими компетенциями? Мнение экспертной группы: директора группы компаний RobotikUm Романа Усатова-Ширяева, директора Центра научных исследований ГУАП, директора Инженерной школы ГУАП Алексея Рабина и заместителя директора инженерной школы ГУАП Олеси Кареловой.

«Одной из важных задач, стоящих сейчас перед российской промышленностью, – отмечает Александр Гуров, председатель Санкт-Петербургского регионального отделения Союза машиностроителей России, – является расширение производства российских товаров гражданского назначения, для чего предприятиям требуется освоить новые технологические компетенции, установить межпроизводственную кооперацию и обеспечить сбыт продукции». Это означает, что предприятиям нужно научиться выпускать такие продукты, которые будут востребованы клиентом – обладать привлекательными потребительскими свойствами по функциональности, качеству и цене, что и приведет к увеличению доли конкурентоспособной гражданской продукции.

В настоящее время одним из перспективных направлений на быстрорастущих рынках является сервисная робототехника для различных областей:

• бизнес (роботизированные ячейки, склады);
• медицина (роботы-хирурги или ассистенты хирурга, роботизированные реабилитационные системы);
• логистика и мониторинг (беспилотные транспортные средства);
• домашнее использование (роботы-помощники, роботы-повара, роботы-сиделки).

Для создания высокотехнологичных приложений, обладающих всеми необходимыми потребительскими свойствами, необходимо соответствие высоким требованиям не только к качеству компонентов, но и к автономности таких систем, т.е. их поведению в условиях непредсказуемых внешних воздействий.

Примеров этому достаточно: роботы-андроиды падают, роботы-руки роняют предметы даже при довольно надежном захвате, воздушные дроны сбивает с курса ветер или вспышка света. Сфера применения роботов-манипуляторов сильно ограничена системами управления, или «мозжечками» робототехнических комплексов, то есть программами управления движением, а еще конкретнее – их базовыми алгоритмами. Это одновременно и технологический вызов, и конкурентное преимущество при наличии технологии управления манипуляторами.

Технология, не «привязанная» к конкретным компонентам, могла бы стать основой для разработки масштабируемых приложений, а именно – конкретных роботов для потребителей и бизнеса, домохозяйств и предприятий. Прорывные решения для многомиллиардных рынков лежат в области как фундаментальной математики (для совершенствования алгоритмов автоматического управления движением), так и последующих физических экспериментов по динамическому манипулированию. Ценность технологии важно осознавать и уметь эту технологию грамотно применять.

Разработке и выпуску серийных роботизированных приложений, наряду с дороговизной отдельных единичных изделий, мешает катастрофическая нехватка специалистов в области динамического манипулирования, которые разрабатывают различные приложения по заданным свойствам конечного продукта. К примеру, для робота-сиделки это список операций по уходу за немощным человеком (повернуть, приподнять, покормить, сменить белье); для роботизированного комплекса на основе многофункционального промышленного манипулятора – как схватить деталь и вставить ее в другую деталь, как адаптивно отполировать турбинную лопатку, как закрутить гайки и шурупы.

Компетенция «Динамическое манипулирование» формируется в виде курса теоретических и практических занятий и описывается совокупностью примеров, знаний и вычислительных процедур, позволяющих формализацию, прототипирование и разработку решений актуальных и перспективных задач робототехники по созданию автономных робототехнических систем с новыми функциональными возможностями.

Последние предполагаются близкими по функционалу к возможностям человека при манипуляции пассивными предметами (мяч, ложка, дверная ручка, отвертка) или объектами с внутренними степенями свободы (вода в стакане, податливая поверхность в медицинских приложениях).

Курс из десяти занятий по два академических часа рассчитан на аспирантов, молодых исследователей, разработчиков ПО и преподавателей вузов, работающих в тематике и заинтересованных в разработке новых сценариев и новых робототехнических приложений и устройств.

Для участия в курсе необходимо знание базовых курсов теории управления, теоретической механики и начальное знакомство с программированием в Matlab или на языке Python. Курсы уже прошли апробацию в нескольких европейских университетах этим летом, в некоторых они уже включены в учебные планы в начинающемся учебном году (Университет Лунда и Королевский технологический институт Стокгольма).

Формировать и масштабировать нужные компетенции лучше всего в университетах в непосредственном партнерстве с заказчиками, промышленными предприятиями. Именно поэтому руководством Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения Юлией Анатольевной Антохиной было принято решение о создании Инженерной школы ГУАП, целью которой является подготовка кадров, обладающих высоким уровнем инженерных компетенций благодаря тесному взаимодействию научно-образовательной среды с технологическими партнерами и промышленными предприятиями.

В такой кооперации предприятия предоставляют «воронку» производственных и продуктовых задач, ученые университета и научные сотрудники классифицируют их, описывают технологические барьеры и формируют тематики необходимых НИОКР. На данные темы каждая научная группа привлекает своих аспирантов и студентов старших курсов к выполнению работ, университет создает образовательные программы и модули по соответствующим направлениям (зачастую уже готовые на 50-80%).

Высокое качество инженерного образования и востребованность инженерных профессий – это ключ к решению задач, стоящих перед российской промышленностью, которым можно воспользоваться только при тесном взаимодействии вузов, промышленных предприятий и технологических партнеров. Мы открыты для сотрудничества!