Ученые КазНУ разрабатывают отечественного гуманоидного робота Zhugirmek v1.0

Ученые Казахского национального университета имени аль-Фараби разрабатывают нового отечественного гуманоидного робота Zhugirmek v1.0 в рамках развития современных технологий робототехники. Проект предусматривает проведение структурного, кинематического и прочностного анализа робота, разработку системы управления движением, экзокостюма для дистанционного управления и расширение возможностей автономной работы.

Гуманоидные роботы сегодня являются одним из перспективных направлений современной робототехники. Человекоподобная конструкция позволяет роботам эффективно использовать инфраструктуру, инструменты и пространство, созданные для человека. Такие роботы могут применяться в ситуациях, представляющих опасность для людей или требующих работы в труднодоступных местах, включая аварийные зоны, химические загрязнения, чрезвычайные ситуации на производстве и другие опасные среды.

В рамках проекта будет оптимизирована структурная схема Zhugirmek v1.0, а также рассчитаны его кинематические и прочностные параметры. Трехмерное моделирование конструкции выполняется в программе SolidWorks с учетом механических и электронных компонентов. В результате исследования будут определены параметры движения звеньев робота, рабочие зоны, силы и моменты приводов, а также напряжения и деформации конструкции под воздействием различных нагрузок.

Zhugirmek v1.0 оснащается мобильной платформой, человекоподобным корпусом, руками с шестью степенями свободы и антропоморфной головой. Управление движениями робота будет осуществляться с помощью экзокостюма, имитирующего движения оператора. Кроме того, планируется дистанционное управление по радиоканалу и видеосвязи, что позволит использовать робота в опасных и недоступных для человека зонах.

Одним из ключевых направлений исследования является совершенствование взаимодействия человека и робота. Ученые планируют создать систему управления на основе экзокостюма, которая позволит точно управлять движениями робота независимо от физических особенностей оператора. Для калибровки взаимодействия человека и робота предполагается применение методов машинного обучения. Такой подход позволит адаптировать систему к различным операторам после непродолжительного периода обучения.

Для расширения автономных возможностей робот будет оснащен камерой и различными датчиками. Они позволят получать информацию о пространственном положении робота, температуре, атмосферном давлении, уровне освещенности и наличии вредных веществ в воздухе. Полученные данные будут использоваться для мониторинга окружающей среды и принятия роботом определенных решений в автономном режиме.

В аппаратной архитектуре проекта планируется использовать микропроцессоры и микроконтроллеры Jetson, Raspberry Pi и Arduino. Компьютер Jetson будет обеспечивать работу систем управления движением и распознавания объектов. Дополнительно применение ПИД-регулятора позволит повысить стабильность и точность управления роботизированной системой.

Научная новизна проекта заключается в сочетании дистанционного управления гуманоидным роботом с использованием экзокостюма и элементов машинного обучения. Большое количество двигателей и редукторов в конструкции позволяет роботу выполнять движения, максимально приближенные к движениям человека, с высокой точностью. Мобильная платформа обеспечивает маневренность, а развитие дистанционного, полуавтономного и автономного режимов расширяет функциональные возможности робота.

В перспективе технология Zhugirmek v1.0 может применяться в медицине для помощи людям с ограниченными возможностями движения, в качестве персонального помощника для пожилых людей, а также в промышленности для выполнения рутинных и потенциально опасных операций. Наличие датчиков для контроля параметров окружающей среды также создает возможности для использования робота в задачах экологического мониторинга и контроля опасных производственных условий.

В результате проекта будут разработаны оптимизированная трехмерная модель робота, экзокостюм для дистанционного управления, алгоритмы автономного управления на основе данных датчиков и система полного цикла управления. Планируется также изготовление рабочего экспериментального образца нового отечественного гуманоидного робота. Полученные научные результаты будут представлены в международных научных публикациях и использованы для подготовки патентной заявки.

Проект рассчитан на 36 месяцев и реализуется в 2025–2027 годах. Его результаты будут способствовать развитию отечественных компетенций в области робототехники, мехатроники, искусственного интеллекта и инженерных технологий, а также укреплению научно-технологического потенциала Казахстана в сфере разработки гуманоидных роботов.