Stojantiesiems

VILNIUS TECH mokslininko tyrimai gali pakeisti robotų ateitį

Lapkričio 22, 2024
Automatizacija yra neatsiejama šiuolaikinio pasaulio dalis, todėl robotų tikslumas tampa vis svarbesniu veiksniu įvairiose srityse – nuo pramoninės gamybos iki medicinos. Šį rudenį mokslų daktaro diplomą gavęs VILNIUS TECH alumnas Marius Šumanas savo doktorantūros studijų metais gilinosi į robotų pozicionavimo klaidų mažinimą, pasitelkdamas inovatyvius mašininio mokymosi metodus. 

Šis darbas ne tik atskleidė, kokius sprendimus siūlo mokslas, bet ir atvėrė galimybes tobulinti senesnes sistemas.

Tikslumas – šiuolaikinės automatikos pagrindas

Temą „Roboto pozicionavimo klaidų kompensavimas taikant gilųjį Q-mokymosi algoritmą“ dr. M. Šumanas pasirinko dėl jos naujumo ir praktinio aktualumo. Be to, mokslininkas tiki, jog jo tyrimai prisidės prie reikšmingų pokyčių automatizacijos srityje.
Disertacijoje dr. M. Šumanas nagrinėjo robotų tikslumo problemą. Mechaninis nusidėvėjimas, išorinės jėgos ir aplinkos veiksniai dažnai lemia pozicionavimo klaidas, kurios mažina robotų judesių patikimumą. Tokie netikslumai gali sukelti problemų gamyboje, ar medicinoje, kur mikrometrų lygio tikslumas yra esminis kriterijus.

„Mes su komanda sukūrėme metodą, naudojantį mašininio mokymosi algoritmų kombinaciją, kuris padeda koreguoti roboto judesius taip, kad jie būtų kuo tikslesni ir patikimesni“, – sako jaunasis mokslininkas.

Disertacijos rezultatai žada ne tik praktinę naudą, bet ir reikšmingą įnašą į mokslo pažangą. Sukurtas metodas yra universalus ir gali būti taikomas įvairiose srityse, kur reikalingas itin didelis tikslumas.

„Šis tyrimas yra puikus pavyzdys, kaip inovatyvios technologijos ir dirbtinis intelektas gali spręsti realias problemas, pagerinti procesus ir prisidėti prie tvarios ateities kūrimo“.

Klaidos – individualios kaip ir patys robotai

Kiekvienas robotas ir jo naudojimo sąlygos yra unikalios, todėl būtina tiksliai identifikuoti bei kompensuoti kinematines klaidas. Kaip pasakoja VILNIUS TECH alumnas, disertacijoje buvo siekiama sukurti sistemą, kuri ne tik nustatytų klaidas, bet ir efektyviai jas koreguotų.

„Eksperimentų metu buvo naudojamas robotas su specialia eksperimentine įranga ir inerciniais jutikliais, skirtais duomenų rinkimui apie roboto judesius ir jų tikslumą. Po to surinkti duomenys buvo apdoroti, naudojant gilųjį Q-mokymosi algoritmą, kuris pateikė korekcines koordinates ir žymiai pagerino roboto tikslumą”, – paaiškina dr. M. Šumanas.

Rezultatai patvirtino, kad gilusis Q-mokymosi algoritmas yra veiksmingas, sprendžiant pozicionavimo problemas. Tyrimo metu klaidų kiekis buvo žymiai sumažintas, o tai leidžia tikėtis dar platesnio šio metodo pritaikymo ateityje.

Mokslininkas teigia, kad tokio metodo taikymas galėtų ne tik pagerinti naujų robotų tikslumą, bet ir prailginti senesnių sistemų gyvavimo laiką. Tai neabejotinai prisidėtų prie automatizacijos vystymo ir senesnės įrangos efektyvesnio panaudojimo, ypač pramonėje ir automatizuojant senesnę techniką.

Galerija

Panašios naujienos

Kviečiame savanoriauti!
Kviečiame savanoriauti!
Kviečiame savanoriauti Lietuvos pirmininkavimo Europos Sąjungos Tarybai renginiuose. Trumpalaikė savanorystė 2027 m. pirmąjį pusmetį Lietuva pirmininkaus Europos Sąjungos Tarybai, todėl Vilniuje vyks aukšto lygio tarptautiniai renginiai. Europos Sąjungos valstybių narių ministrus, pareigūnus ir tarptautines delegacijas subursiantis Lietuvos pirmininkavimas Europos Sąjungos Tarybai ieško pastiprinimo. Kviečiame motyvuotus studentus prisidėti prie renginių organizavimo ir logistikos užtikrinimo savanorystės pagrindu. Tikimės, kad: • esi ne jaunesnis (-ė) nei 18 metų (2027 m. sausio 1 d.); • gerai moki anglų kalbą (ne žemesniu nei B2 lygiu); • esi atsakingas (-a) ir iniciatyvus (-i); • domiesi tarptautiniais procesais ir renginių organizavimu bei nori tapti Lietuvos veidu tarptautiniuose renginiuose. Savanorių veiklos: • pagalba registracijos ir akreditacijos procesuose; • delegacijų informavimas ir nukreipimas; • renginių logistikos ir organizacinių procesų palaikymas. Įsitraukimo trukmė: 1–2 dienos bent penkiuose renginiuose (viso 17 renginių). Tai puiki galimybė įgyti tarptautinių renginių organizavimo patirties ir iš arti pamatyti, kaip vyksta vienas svarbiausių Lietuvos pirmininkavimo Europos Sąjungos Tarybai etapų. Norinčius dalyvauti kviečiame pateikti gyvenimo aprašymą (CV), trumpą motyvacinį laišką ir aukštojo mokslo įstaigos rekomendacinį laišką el. paštu stud@vilniustech.lt iki 2026 m. rugsėjo 15 d. Ilgesnės trukmės įsitraukimas / praktika (savanorystės pagrindais) Siūlome atlikti praktiką organizuojant Lietuvos pirmininkavimo Europos Sąjungos Tarybai renginius! Užsienio reikalų ministerija kviečia studentus prisidėti prie Lietuvos pirmininkavimo Europos Sąjungos Tarybai renginių logistikos užtikrinimo 2027 m. sausio–birželio mėnesiais. Ką veiksi? • prisidėsi prie akreditacijos centro veiklos; • padėsi koordinuoti renginių logistiką; • dalyvausi delegacijų aptarnavimo procesuose; • prisidėsi prie komunikacijos ir organizacinių užduočių; • siūlysime praktiką atlikti savanorystės pagrindais. Tikimės, kad: • gerai moki anglų kalbą (B2 lygis); • esi atsakinga (-s) ir organizuota (-s); • gali įsipareigoti ilgesniam laikotarpiui; • turi savanorystės ar renginių organizavimo patirties (privalumas). Įsitraukimo laikotarpis: 2027 m. sausio–birželio mėn. Grafikas / datos gali būti derinamos bendru sutarimu. Studentams, kurių studijų programos numato praktiką, gali būti sudaryta galimybė šią savanorystės veiklą įskaityti kaip praktiką. Jei nori prisidėti prie vieno svarbiausių Lietuvos tarptautinių projektų ir įgyti vertingos profesinės patirties, kviečiame kandidatuoti pateikiant CV ir motyvacinį laišką el. paštu: stud@vilniustech.lt iki spalio 15 d.
Plačiau
Elektronikos ir medicinos inžinerijos studentai sukūrė žmogaus judesių analizės sistemą
Elektronikos ir medicinos inžinerijos studentai sukūrė žmogaus judesių analizės sistemą
Šiuolaikiniai inžineriniai sprendimai vis dažniau gimsta bendradarbiaujant skirtingų sričių specialistams. Universitetinė aplinka suteikia galimybę sujungti skirtingas kompetencijas ir kurti sprendimus, kurie vienos disciplinos ribose būtų sunkiai įgyvendinami. Toks bendradarbiavimas išryškėjo ir baigiamajame bakalauro darbe, kuriame VILNIUS TECH studentai Laura Venckutė (Elektronikos fakultetas) ir Abderrazak El Aamrani (Mechanikos fakultetas) sujungė elektronikos bei medicinos inžinerijos žinias, kurdami žmogaus judesių atpažinimo ir vertinimo sistemą. Projekto pradžioje Medicinos inžinerijos ir Elektronikos inžinerijos studijų programų studentai siekė išspręsti problemą, aktualią tiek sporto, tiek reabilitacijos srityse – trūksta prieinamų sistemų, galinčių automatiškai atpažinti ir įvertinti žmogaus atliekamus judesius ir suteikti momentinį grįžtamąjį ryšį. Kaip pažymi projekto autoriai, neteisingai atliekami judesiai gali sumažinti treniruočių efektyvumą ir padidinti traumų riziką reabilitacijos, sporto ar kasdienės veiklos metu. Būtent todėl buvo nuspręsta ieškoti technologinio sprendimo, kuris galėtų padėti objektyviai ir greitai įvertinti judesių kokybę. [caption id="attachment_120706" align="alignnone" width="2048"] Elektronikos ir medicinos inžinerijos studentai sukūrė žmogaus judesių analizės sistemą[/caption] Idėja kilo iš ankstesnių projektų ir studijų metu įgytos patirties, o svarbiu postūmiu tapo dėstytojų pasiūlyta bendradarbiavimo galimybė. Nuo pat pradžių buvo aišku, kad projektui reikės skirtingų sričių žinių – judesių analizė reikalauja ne tik techninės sistemos sukūrimo, bet ir gebėjimo apibrėžti prasmingus žmogaus judesių vertinimo kriterijus. Studentai projekte pritaikė skirtingas, tačiau neatsiejamas ir papildančias kompetencijas. Elektronikos inžinerijos studentė buvo atsakinga už kompiuterinę regą, įterptines sistemas ir sistemos integravimą, o medicinos inžinerijos studentas prisidėjo biomechanikos bei žmogaus judesių vertinimo žiniomis. Nors darbai buvo paskirstyti pagal kompetencijas, svarbiausi sprendimai buvo priimami kartu. Nuo pirminės koncepcijos iki veikiančios sistemos Pradiniame etape buvo planuojama sukurti sistemą, galinčią analizuoti platesnį judesių spektrą ir atlikti daugiau analizės funkcijų. Tačiau projekto eigoje teko atsižvelgti į techninius apribojimus, turimus aparatinius resursus ir baigiamojo darbo apimtį. Dėl šių priežasčių dalies idėjų buvo atsisakyta. Komandos nariai teigia, kad projekto metu nekilo didesnių nesutarimų. Sprendimai buvo priimami aptariant galimas alternatyvas, vertinant jų atitikimą projekto tikslams ir, kai buvo įmanoma, išbandant skirtingus metodus praktikoje. Kai techniniai reikalavimai nesutapdavo, buvo ieškoma sprendimo, kuris geriausiai atitiktų tiek projekto tikslus, tiek įgyvendinimo galimybes. Galutinis projekto rezultatas – žmogaus judesių atpažinimo ir grįžtamojo ryšio sistema, paremta kūno pozos nustatymo algoritmu, skirta krepšinio metimo analizei. Sistema realiuoju laiku aptinka žmogų, nustato jo kūno padėtį ir pagal biomechaninius kriterijus įvertina metimo techniką, o vėliau pateikia vartotojui grįžtamąjį ryšį. Tarpdiscipliniškumo vertė ir ateities galimybės Testavimo metu sistema veikė geriau nei tikėtasi – ji sėkmingai analizavo skirtingo ūgio naudotojų judesius ir išlaikė patikimą veikimą net iki 12 metrų atstumu. Studentų teigimu, lūkesčius pranoko ne tik techniniai rezultatai, bet ir pats bendradarbiavimo procesas. Jų nuomone, teoriškai tokį projektą būtų galima įgyvendinti ir vienos srities specialistui, tačiau praktiškai tai būtų sudėtinga ir neefektyvu. Projektas reikalavo tiek elektronikos žinių, tiek žmogaus judesių analizės supratimo. Be abiejų sričių kompetencijų būtų reikėję daug daugiau laiko skirti naujų temų studijavimui ir sprendimų paieškai. Ateityje studentai mato galimybių toliau plėtoti projektą gerinant sistemos stabilumą, optimizuojant resursų naudojimą, plečiant palaikomų judesių skaičių ir didinant judesių atpažinimo tikslumą. Nors jie dar nėra tikri, ar ateityje dirbs būtent šioje srityje, tikisi ir toliau gilinti žinias susijusiose technologijų ir inžinerijos kryptyse. Vadovų įžvalgos: tarpdiscipliniškumas kaip ateities inžinerijos pagrindas Baigiamojo darbo vadovai pabrėžia, kad projekto tema natūraliai reikalavo skirtingų disciplinų bendradarbiavimo. Tačiau didžiausia šio projekto vertė slypi ne tik sukurtame techniniame sprendime, bet ir studentų gebėjime efektyviai bendradarbiauti. Medicinos inžinerijos studijų programos dėstytoja prof. dr. Kristina Daunoravičienė pabrėžia, kad žmogaus kūno padėties atpažinimo ir vertinimo sistemos kūrimas apima tiek žmogaus judesio ir biomechanikos supratimą, tiek gebėjimą sukurti techninę sistemą, kuri galėtų surinkti, apdoroti ir pateikti informaciją vartotojui. „Skirtingų žinių ir kompetencijų poreikis nulėmė, kad tema tapo puikia terpe bendradarbiavimui tarp medicinos ir elektronikos inžinerijos studentų. Tokiuose projektuose gimsta ne tik techniniai sprendimai, bet ir gebėjimas suprasti kitų sričių logiką, apribojimus bei prioritetus“, – teigia prof. dr. K. Daunoravičienė. Nors projekto pradžioje studentai buvo nepažįstami ir atstovavo skirtingoms studijų kryptims, bendras tikslas greitai tapo pagrindu sėkmingam darbui. Vadovė pabrėžia, kad medicinos inžinerija į projektą atnešė žmogaus judesio vertinimo ir rezultatų interpretavimo perspektyvą, o elektronikos inžinerija – sistemų architektūros, prototipavimo ir optimizavimo žinias. Pasak prof. dr. K. Daunoravičienės, svarbiausias projekto rezultatas yra ne tik sukurtas prototipas ir jo išvesties palyginimas su „Xsens“ judesio analizės sistema gautais rezultatais. „Ne mažiau svarbios yra bendradarbiavimo, komunikacijos, pasitikėjimo, iniciatyvos ir gebėjimo mokytis vienam iš kito kompetencijos. Būtent jos leidžia geroms idėjoms virsti realiai veikiančiais sprendimais“, – įsitikinusi profesorė. Elektronikos fakulteto dėstytojas doc. dr. Vytautas Abromavičius taip pat atkreipia dėmesį, kad kad dirbtinio intelekto eroje vis didesnę reikšmę įgauna ne tik techninės kompetencijos, bet būtina ir aiški komunikacija, gebėjimas suprasti skirtingų sričių specialistus ir kartu siekti bendro tikslo. „Šis baigiamasis darbas parodė, kad mūsų studentai puikiai bendravo tarpusavyje, gebėjo specifinius ir profesinius terminus perteikti paprasta, suprantama kalba. Toks tarpusavio supratimas leido efektyviai sujungti skirtingų disciplinų žinias į puikų rezultatą“, – sako doc. dr. V. Abromavičius. Jo teigimu, tarpdisciplininių projektų poreikis šiuolaikinėje inžinerijoje nuolat auga. Kiekvienas realus rinkai kuriamas projektas susideda iš daugelio dedamųjų, todėl platesnis problemos suvokimas užtikrina geresnį produkto pritaikomumą ir galutinį užbaigtumą.
Plačiau