Без кого роботы-самосвалы не поедут
Всем привет!
Меня зовут Денис Китов. Я ведущий сервисный инженер в «Цифра Роботикс», работаю в команде по внедрению и эксплуатации автоматизированных систем грузоперевозок — сокращенно АСГП. Мои коллеги уже написали не одну статью для Хабра о наших роботах-самосвалах: видят ли они радугу, какие требования есть к их оснастке для работы в горных условиях и насколько они безопасны. Я хочу продолжить эту серию материалов. Однако мой рассказ будет не о лидарах, радарах и прочем железе, а о людях, задача которых — приглядывать за роботами в карьере, чтобы они случайно не нарушили производственный процесс или чего доброго — законы Азимова. Ну и об ИТ-инструментах, которые помогают рулить АСГП в прямом и переносном смысле. В моем посте будет много горных терминов, но все постараюсь пояснить.
Автоматизированная система грузоперевозок?
Так на профессиональном языке называется наш роботизированный комплекс для производства вскрышных работ с транспортировкой горной массы. Вскрышные работы — это удаление горной породы, которая покрывает полезные ископаемые. Система может объединять сколько угодно роботизированных самосвалов, которые работают слаженно с карьерными экскаваторами (пока еще с машинистом в кабине) и перевозят вскрышу в отвалы. Помимо самих машин со всей бортовой оснасткой в нее входит целый набор ПО, инфраструктура безопасности, связи и позиционирования, сервера и прочее. На рисунке 1 показан весь комплект.
Рисунок 1. Состав АСГП
Наши роботы ездят на уровне самого опытного водителя, работают без обеда и потребляют на 15% меньше топлива за счет оптимизированного стиля вождения. А еще они меньше ломаются. Однако чтобы вся система не устраивала никому не нужных восстаний, за ней приглядывают минимум два человека — сервисный инженер и оператор АСГП. Запускает нашу АСГП в работу не кто иной, как сервисный инженер. С него и начнем.
Сервисный инженер
Сервисный инженер (СИ) — это человек, который проводит настройку системы перед сменой и смотрит, чтобы не было никаких сбоев. Его рабочее место, как правило, располагается в центре управления — оттуда в целом происходит управление участком, на котором применяется АСПГ.
Работа сервисных инженеров организована посменно. Каждой смене предшествуют так называемые приемо-сдаточные операции. Заступающий СИ получает от своего сдающего пост коллеги отчет о состоянии техники, участка и прочую рабочую информацию. Сдающий, перед тем как уйти на отдых, должен удостовериться в том, что данные, записанные на каждом самосвале во время смены, были перенесены в хранилище данных для отслеживания работы самосвала и дальнейшей прокачки ПО, запись ведется непрерывно на протяжении всей смены работы АСГП. Далее заступающий сервисный инженер на рабочем транспорте отправляется на площадки погрузки и разгрузки и делает их замер. Ежесменный замер производится вдоль бровки — это изменяющаяся граница рабочей площадки. Границы работы техники в зонах погрузки/разгрузки указаны специальными знаками (в забое это могут быть колышки) — по правому и левому борту. Результаты замера импортируются в Zyfra Robotics Dispatcher — это программа диспетчеризации автономных и телеуправляемых самосвалов. В ней же можно скорректировать граф предприятия, который состоит из площадок, траекторий и зон режимов движения.
Для понимания дальнейших частей повествования будет нелишним разобраться в нескольких терминах. Это траектории, маневры и зоны режимов движения.
Траектории — это своего рода виртуальные рельсы, по которым движутся автономные самосвалы. Они нужны для стационарных участков, где не происходит изменений в процессе работы. Все траектории направлены от площадки A к площадке B и заканчиваются вершинами (точками въезда/выезда). Чтобы исключить накатку колеи, мы используем несколько траекторий в каждом направлении с разносом 1–2 метра между ними. Запись траекторий делаем методом ручного проезда самосвала по участку с автоматической фиксацией данных в ZRD. Машина при этом пилотируется водителем — для точности. Записываются новые траектории крайне редко — только в случаях, когда кардинально меняется местоположение одной из рабочих площадок или дорога к ним.
Маневры — это подвид траекторий, они используются на площадках. Зачастую маневры рассчитываются автоматически, реже — с участием оператора (маневр с точкой разворота).
Зоны режимов движения — это участки, на которых заданы те или иные параметры движения автономного самосвала. Это вотчина оператора АСГП. В течение смены он может изменить режим движения на том или ином участке в зависимости от погодных условий, состояния дороги и прочих факторов.
После замеров и загрузки всех необходимых параметров инженер возвращается на свое рабочее место — в теплый центр управления с ноутбуком или диспетчерским компьютером (рис. 2) — и начинает смену запуском АСГП.
Оговорка: говорить, что сервисный инженер, вернувшись в центр управления, все время сидит за компьютером, мы не можем — ему все равно иногда приходится в течение смены выходить «в поля», то есть в карьер. Например, если происходят изменения в системе, несоответствующие реальности.
Рисунок 2. Рабочее место сервисного инженера
Запуск системы в работу выполняется не в ZRD, а в другом интерфейсе — ZRATSS. Через него самосвалы отправляются с парковки на маршрут. Сейчас в активной фазе разработки альтернативный интерфейс, который в будущем заменит ZRD и ZRATSS, но на данный момент: диспетчеризация — за ZRD, запуск — через ZRATSS.
Самосвалы начинают движение с заданной скоростью по траекториям, непрерывно сканируя окружение на предмет непредвиденных препятствий. Для этого у них есть набор датчиков: лидар (~60–70 м), передний радар (~150 м), боковые и задний радары (~50–60 м).
Рисунок 3. Сканирование окружения
Прибыв в точку въезда на погрузку, они ожидают расчета маневра и допуска к его выполнению от машиниста экскаватора. Чтобы указать самосвалу, куда ему нужно подъехать, экскаваторщик просто поднимает ковш над нужной ему точкой погрузки и через бортовой планшет (см. рис. 4) дает самосвалу команду на маневр. Самосвал выполняет его и начинается погрузка. Ее длительность зависит от экскаватора. Например, у Hyundai R1250–9 погрузка занимает в среднем 5 минут. После машинист экскаватора отпускает самосвал, и он движется по траектории к площадке разгрузки. Пример маршрута самосвала приведен на рис. 5.
Рисунок 4. Управление погрузкой через планшет экскаватора
Рисунок 5. Пример маршрута робота-самосвала
По прибытии самосвала на отвал система диспетчеризации определяет зоны разгрузки. Это нужно, чтобы обеспечить оптимальную разгрузку самосвала и не допустить нежелательных контактов с зачистной техникой — бульдозером, грейдером, погрузчиком и другими. В каждой зоне определяется некоторое количество точек разгрузки, оно рассчитывается исходя из параметров площадки. Маневратор в ZRATSS устанавливает оптимальный порядок разгрузки и строит маневры к каждой точке, проверяя их на выполнимость. Важно, чтобы маневры не накладывались друг на друга — для равномерной укатки отвала. После каждой разгрузки автоматически создается так называемая зона безопасности кучи. Это своего рода подготовка к следующей разгрузке — следующий маневр для самосвала не построится через имеющиеся зоны безопасности.
После разгрузки самосвал возвращается в точку въезда на погрузку — рейс завершен. В час пара роботов-самосвалов может совершить 6–7 таких рейсов, если условия будут благоприятные.
Все это время за работой системы приглядывает сервисный инженер через веб-панель ZRATOS. Это одна из главных составляющих рабочего места СИ. Через нее он может отслеживать все технические показатели АСГП (от температуры охлаждающей жидкости, уровня топлива и давления масла в двигателе до напряжения в бортовой сети) и получать уведомления о авариях, неисправностях и ошибках.
Все ошибки логируются в информационном окне веб-панели ZRATOS. В правой части отображаются текущие сообщения и ошибки системы, а в левой сохраняется их хронология. То есть когда происходит какое-либо событие, в правой части выпадает сообщение. Если это ошибка или авария, то система просто останавливает самосвал. Если проблема была по роботизированной части, то запустить машину заново может только сервисный инженер после устранения неполадки — для этого на панели ZRATOS есть кнопки управления. Если же неисправность в чем-то (ком-то) другом, то тут подключается уже оператор АСГП.
Рисунок 6. Общий вид веб-панели ZRATOS
Чтобы никого не запутать в программной части, резюмирую. Есть три главные составляющие системы управления АСГП, с которыми взаимодействует сервисный инженер:
— ZRD (Zyfra Robotics Dispatcher) отвечает за диспетчеризацию, там строятся и меняются графы предприятия: площадки, траектории, зоны режимов движения;
— ZRATSS или Zyfra Robotics Autonomous Truck Server Software нужна для управления парком роботизированных самосвалов: через нее выдаем задания на маршрут/парковку;
— веб-панель ZRATOS или Zyfra Robotics Autonomous Truck Onboard Software — дополнительный графический интерфейс, через который СИ отслеживает работу самосвала (следит за параметрами и отлавливает ошибки) и включает\выключает робота при необходимости.
Ну и сервисный инженер не назывался бы сервисным инженером, если бы в его обязанности не входило бы техническое обслуживание. Конкретнее — он отвечает за ТО роботизированной части самосвалов, своего рабочего места и рабочего места оператора, а также серверного оборудования, систем передачи данных и видеонаблюдения на участке.
Рисунок 7. Просто кот, просто проводит ТО.
Оператор АСГП
За работой АСГП параллельно с сервисным инженером следит оператор. Рабочее место оператора (РМО) тоже расположено где-то в центре управления. Выглядит оно круче, чем у сервисного инженера, — даже руль есть, и педали. Смотрите рисунок 8.
Рисунок 8. Рабочее место оператора АСГП
Помимо руля и педалей в РМО входят экраны, на которые транслируются изображения с левых, правых, передних и задних бортовых камер видеонаблюдения, а также с камеры заднего моста — «бочки» самосвала. А еще на них выведены параметры машин, и есть отдельный сенсорный экран для управления функциями рабочего места, настроек и информационных сообщений. Ну и традиционные средства ввода — мышь и клавиатура. Все — на картинке ниже.
Рисунок 9. Состав рабочего места оператора
РМО может работать в двух режимах: мониторинга и управления. Обычно действует режим мониторинга — оператор просто следит за параметрами системы и рабочим участком в целом без вмешательства в работу АСГП. Режим управления включается только при необходимости — когда нужно обрулить появившееся препятствие (просыпь на дороге, например) или доделать маневр (подъехать чуть ближе к экскаватору или месту разгрузки на отвале). Для этого и нужен руль с педалями.
А еще у оператора есть специальная кнопка, которой можно остановить вообще все роботизированные самосвалы на карьере (защита от восстания машин). На всякий случай кнопки аварийной остановки автономных самосвалов есть и у машинистов экскаваторов и вспомогательной техники — они останавливают роботов в радиусе 150 метров, отключая ДВС и блокируя гидравлические тормоза.
На смену из 7–10 роботизированных машин достаточно одного оператора. Под эту роль можно запросто переучить водителей самосвалов, что мы и делаем. А теперь готов ответить на ваши вопросы.
