В ноябре мы провели очный хакатон для программистов-робототехников, в рамках которого участники встретились с роботом-манипулятором Kuka, собрали автоматизированный шаттл, используя предоставленные детали и допечатав необходимое на 3D принтере. Предложенные участниками решения будут применены в производственном кластере Роснефти.

Хакатон для программистов-робототехников наш научно-исследовательский институт проводит второй год. В этом году из-за ковидных ограничений по организации массовых мероприятий (не более 30 человек в одном месте) пришлось разделить очный тур на два этапа: первый прошёл с 12 по 14 ноября, второй - с 16 по 18 ноября, онлайн-финал - 19 ноября. Соревновались 12 команд из 10 городов России.

В этот раз задача была продиктована потребностями предприятия «РН-Ремонт НПО», где есть необходимость в автоматизации ремонта насосно-компрессорных труб (НКТ). НКТ - это важный элемент функционирования скважины. Нефтяники используют её для извлечения жидкости и газа из скважин и для проведения технологических операций. Для соединения НКТ в колонну труб используют муфты – детали цилиндрической формы. Их транспортировку внутри цеха и предстоит автоматизировать на предприятии. Соответствующий проект выполняет «РН-БашНИПИнефть». Предложенная участникам хакатона задача является частью этого проекта.

Команды конструировали и программировали мобильного робота – шаттл. Он должен был самостоятельно перемещаться по заданной траектории из зоны парковки в зону погрузки, где робот-манипулятор Kuka по сигналу с пульта управления должен был взять хватом муфту из ложемента в зоне складирования и установить ее на ложемент шаттла. Далее по сигналу с датчика наличия муфты шаттл должен переместиться по заданной траектории из зоны погрузки в зону разгрузки. Здесь робот-манипулятор по сигналу с пульта управления должен взять хватом муфту из ложемента шаттла и установить ее на ложемент в зоне складирования. Шаттл по сигналу с датчика наличия муфты должен развернуться на месте на 180 градусов и переместиться по заданной траектории из зоны разгрузки в зону парковки.

Каждая команда получила набор корпусных элементов, электронных плат, крепежа и инструмента для сборки шаттла. Для установки и фиксации компонентов на алюминиевых пластинах допускалось изготавливать установочные отверстия (в слесарной зоне имелись электрические шуруповерты, сверла, керн и молоток).

Команде необходимо было собрать шаттл, разработать для него ложемент, а также разместить инфракрасный датчик наличия муфты. Для изготовления требуемых элементов допускалось использовать 3D принтеры.

Каждой команде предоставлялась платформа с нанесенной разметкой, указывающей путь перемещения шаттла, а также зоны остановки. Шаттл передвигался с помощью технического зрения. Он должен был распознавать метки, нанесенные командой для остановки в точках погрузки/разгрузки и парковки. Допускалось размещать любые метки на платформе (линии с помощью изоляционной ленты разных цветов, уголки, распечатанные на 3D принтере элементы и т. д.). Специально для нашей задачи была смоделирована имитация цеха по ремонту НКТ в дополненной реальности, чтобы участники лучше понимали, что и для чего они делают.

Для успешного выполнения задания от студентов требовались навыки программирования контроллера Jetson Nanо и робота-манипулятора Kuka KR6, распознавания видеопотока, 3D-печати, конструирования, схемотехники, мехобработки.

Жюри оценивало работы по 4 критериям. Баллы начислялись за качество выполнения задачи, функциональность, дизайн разработанного шаттла, итоговую защиту решения.

Лучшие результаты показали команды «C305RB» из Владивостока (1 место), «Механавты» из Тюмени (2 место) и «Axiom» из Иннополиса (3 место). Еще три команды выделили специальными номинациями: «Медленно, но верно» — TMNT 2 (Архангельск); «Лучший промышленный дизайн» — Inpectine (Уфа), «За волю к победе» — Screwie (Челябинск).

Победители хакатона - команда «C305RB» из Владивостока

Серебряные призеры - «Механавты» из Тюмени

Бронза - у команды «Axiom» из Иннополиса

Участники предложили, действительно, нестандартные, интересные решения, которые будут использованы нами в научно-исследовательской части проекта по автоматизации ремонта НКТ.

Результаты порадовали нас и замотивировали продолжить традицию проведения хакатонов в следующем году.

Организаторы и участники первого этапа хакатона

Организаторы и участники второго этапа хакатона

Владислав Ермолаев

Хакатон для программистов-робототехников 2021: создать и запустить шаттл за 2,5 дня