Как выбрать учебный робот-манипулятор

Разбираем, на какие параметры смотреть при выборе манипулятора для обучения, и сравниваем три модели разного уровня - от настольной руки за 169 000 ₽ до исследовательского PiPER.

Чтобы правильно выбрать учебный робот-манипулятор, начинать стоит не с каталога, а с учебной программы. Одна и та же рука может быть идеальной для кружка в восьмом классе и бесполезной для магистров, которые собирают датасеты для обучения ИИ-политик. Ниже - параметры, которые реально влияют на занятия, и порядок, в котором их стоит проверять.

Сначала задача, потом характеристики

Ответьте на три вопроса до того, как открывать карточки товаров:

• Кто будет работать с роботом. Школьники средних классов, студенты первых курсов, инженеры-исследователи - это три разных уровня входа.
• Что будут делать на занятиях. Учить кинематику и основы программирования, решать задачи сортировки, писать ноды ROS 2, собирать данные для имитационного обучения.
• Сколько рабочих мест нужно. Один дорогой манипулятор на группу из 20 человек часто проигрывает пяти недорогим: студенты простаивают в очереди.

Когда ответы есть, характеристики перестают быть абстрактными цифрами и превращаются в фильтр.

Число осей

Для учебного манипулятора стандарт - шесть осей. Шесть степеней свободы позволяют поставить инструмент в любую точку рабочей зоны с любой ориентацией, а значит, на роботе можно честно разбирать прямую и обратную задачу кинематики, планирование траекторий и обход препятствий. Все три модели, о которых идёт речь ниже, шестиосевые - разница между ними в другом.

Нагрузка и радиус действия

Нагрузка показывает, какой груз рука удерживает на фланце с учётом захвата. Радиус действия - насколько далеко она дотягивается от основания. Эти параметры определяют, с какими предметами будут работать студенты.

• 250 г и 280 мм - кубики, фишки, ручки, лёгкие детали на парте. Это уровень Elephant Robotics myCobot 280 Pi.
• 1,5 кг и 626 мм - реальные бытовые предметы, инструмент, манипуляционные задачи для исследований. Это AgileX PiPER.
• 3 кг и 700 мм - сортировка, перекладывание, макеты паллетизации, лёгкая автоматизация. Это UFACTORY Lite 6.

Не берите нагрузку «впритык». Захват, присоска или камера на запястье съедают часть паспортной цифры, и для учебных проектов полезно иметь запас.

Повторяемость

Повторяемость - насколько точно рука возвращается в одну и ту же точку. Для школы и вводных курсов ±0,5 мм достаточно с большим запасом: этого хватает, чтобы ставить детали в гнёзда и собирать простые конструкции. Для экспериментов с телеоперацией и сбора датасетов точность важнее: у PiPER заявлено ±0,1 мм, у myCobot 280 Pi и Lite 6 - ±0,5 мм.

Программное обеспечение: блоки, Python, ROS

ПО - параметр, который чаще всего недооценивают. От него зависит, сможет ли преподаватель построить курс без недель подготовки.

Визуальное программирование

Блоки нужны для младших групп и первых занятий. В myCobot 280 Pi это myBlockly, в Lite 6 - UFactory Studio. Ученик собирает движение из блоков, видит результат и только потом переходит к коду.

Python и C++

Python SDK есть у всех трёх моделей. Это основной инструмент для старших классов и студентов: циклы, условия, работа с координатами, чтение датчиков. myCobot 280 Pi дополнительно поддерживает C++, C# и JavaScript, Lite 6 - C++.

ROS и ROS 2

Для вузов поддержка ROS обязательна: это общий язык робототехники, на котором написаны курсы, учебники и открытые проекты. PiPER работает с ROS 1 и ROS 2, поставляется с моделью URDF, пакетами для MoveIt и симуляцией в Gazebo. Lite 6 поддерживает ROS и ROS 2, myCobot 280 Pi - ROS и MoveIt. Подробнее о том, как строить курс на этой платформе, - в статье роботы с ROS 2 для обучения.

Безопасность в аудитории

Учебный манипулятор работает рядом с людьми, часто без ограждения. Что учитывать:

• Масса и инерция. Рука массой 850 г физически не может нанести серьёзный удар. Восьмикилограммовый манипулятор с радиусом 700 мм требует размеченной зоны и правил поведения у стола.
• Скорость. На занятиях с новичками ограничивайте скорость программно и начинайте с медленных движений.
• Режим обучения перетаскиванием. Он есть у всех трёх моделей: студент ведёт руку вручную, робот записывает траекторию. Это наглядно и безопаснее, чем отлаживать координаты вслепую.
• Аварийная остановка. Убедитесь, что преподаватель может мгновенно остановить робота, и отработайте это на первом занятии.

Про работу робота рядом с человеком подробно рассказываем в материале что такое кобот.

Что входит в комплект и что докупать

Частая ошибка - сравнивать только цену «руки». Проверьте, что нужно для первого занятия:

• У myCobot 280 Pi компьютер Raspberry Pi уже встроен в основание. Захваты, присоска, камера и основание заказываются отдельно.
• У Lite 6 в комплекте контроллер, блок питания, кабели и крепёж. Захват, камера и стол - отдельно.
• У PiPER в поставке рука, адаптер USB-CAN, блок питания, кабели и крепёж. Двухпалый захват заказывается отдельно, для управления нужен компьютер с Ubuntu.

Сравнение трёх учебных манипуляторов

Какую модель выбрать

Школа, кружок, первый курс

myCobot 280 Pi - самый простой вход: ставится на парту, не требует отдельного компьютера, программируется блоками и на Python. За бюджет одного промышленного манипулятора можно оснастить несколько рабочих мест. Больше идей для школьных занятий - в статье робототехника в школе и на странице робот для школы.

Колледж и прикладные задачи

Lite 6 берут, когда студенты должны работать с реальными деталями: 3 кг нагрузки и 700 мм радиуса позволяют отрабатывать сортировку и паллетизацию. Как переход между уровнями сравнивают в материале myCobot 280 Pi или UFACTORY Lite 6.

Вуз и исследования

PiPER - выбор для кафедр, которые идут в сторону embodied AI. Он легче Lite 6, точнее и поддерживает режим ведущая-ведомая: пара рук превращается в стенд телеоперации для сбора данных. Код, написанный для PiPER, переносится на двурукий стенд AgileX COBOT Magic. Разницу по нагрузке и точности смотрите в сравнении Lite 6 или PiPER.

Бюджет и закупка

Считайте бюджет на рабочее место, а не на робота: рука плюс захват, плюс компьютер (если он не встроен), плюс стол и, при необходимости, камера. Пусконаладку и обучение преподавателей можно заказать отдельно, цена фиксируется в коммерческом предложении. Если закупка идёт по 44-ФЗ или 223-ФЗ, подготовим коммерческое предложение для расчёта начальной цены и спецификацию для ТЗ.

Все модели собраны в разделе учебные манипуляторы. Если не уверены в выборе, опишите задачи курса на странице подбора робота - инженер предложит конфигурацию под программу и бюджет.