Podcast: Uma abordagem interdisciplinar para o desenvolvimento em robótica e biomecatrônica

O quarto episódio do podcast contou com a presença de Sergey Kolyubin , chefe do laboratório internacional " Biomecatrônica e Robótica com Eficiência Energética " e Diretor Adjunto da Mega-Faculdade de Tecnologias e Gestão de Computadores da Universidade ITMO.



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Foto: Sergey Kolyubin






Laboratórios - Robótica e Sistemas Ciber-Físicos



Código de tempo - 00:18






Dmitrykabanov: Normalmente interagimos remotamente - por exemplo, usando comentários para o blog da universidade em Habré. Antigamente, eram passeios fotográficos: pelo laboratório de sistemas ciberfísicos e FabLab - Alexey Shchekoldin nos mostrou). Em seguida, ele demonstrou seu desenvolvimento educacional - o robô SMARR com elementos VR e AR. Entre outras coisas, você atuou como assessor científico deste projeto?



Sergey Kolyubin:Sim está certo. Fui orientador científico de Alexey na pós-graduação. Foi um projeto orientado para a prática dentro de um ciclo de trabalhos desse tipo na universidade. Agora existe um outro conjunto de equipes de alunos sob a orientação de alunos de pós-graduação. Eles estão preparando protótipos de suas soluções com uma perspectiva de comercialização. Durante esse processo, essa P&D orientada para a prática ajuda a absorver a cultura da produção, familiarizando as crianças com o ciclo de vida de seus desenvolvimentos e atividades relacionadas - por exemplo, as nuances da elaboração da documentação.



Dmitry: Além deste projeto, havia muitos outros - você participou com várias equipes em conferências internacionais sobre robótica, incluindo a ida ao TechCrunch .



Junto com isso, você participa da gestão de todo um mega-corpo docente, além disso, você trabalha como chefe do departamento de magistratura . Você consegue combinar essa atividade, e também ficar em contato com os colegas mais jovens e ajudá-los?



Sergey: Concordo, há uma carga de trabalho, mas tento ser criativo ao resolver quaisquer problemas. Assim que eu entendo que existe uma oportunidade de me afastar dos assuntos burocráticos e ficar um tempo no laboratório com a galera, procuro fazer isso.






Laboratório de robótica e oportunidades de desenvolvimento



Timecode - 02:09






Dmitry: A propósito, em uma das excursões fotográficas em Habré havia também um laboratório de robótica , onde nos mostraram vários dispositivos de preensão e manipuladores industriais.



Sergey: Sim, este é apenas meu laboratório.



Dmitry: O que mudou desde aquele momento? No que o laboratório está trabalhando agora?



Sergey: Este é um laboratório científico internacional " Biomecatrônica e Robótica com Eficiência Energética ". Corremos junto com o professor Stefano Stramigioli, que representa a Universidade de Twente, é um conhecido especialista nesta área, dirige grandes centros robóticos e recentemente tornou-se membro da Academia de Ciências da Holanda. Essa pessoa nos motiva e define tarefas desafiadoras. Existem também outras áreas - projetos da Fundação Russa para a Ciência , que são apoiados por doações apropriadas; existem encomendas de empresas; há também um "sandbox" - projetos de iniciativa no âmbito de trabalhos científicos com alunos de graduação e pós-graduação.





Neste último caso, a programação é bastante ampla - alguém faz sistemas de reabilitação para mãos , próteses e sistemas de classificação para encefalograma e miografia , outros projetam sistemas para controlar robôs com elementos elásticos, outros tratam do tema do controle autônomo, alguém está trabalhando sistemas hápticos com controle remoto e feedback. Alguns também estão envolvidos em nossos projetos para a Fundação Científica Russa - o desenvolvimento de robôs que caminham e galopam com eficiência energética.



Eu dou liberdade criativa. A principal condição é a conformidade do projeto com a direção de desenvolvimento do laboratório e a presença de um foco. Se falamos sobre o último, então estamos lidando com sistemas com elementos "flexíveis" para trabalhar com um ambiente não estruturado. Esta é uma situação em que não podemos descrever todas as propriedades do ambiente, e o sistema deve ter adaptabilidade interna.



O segundo ponto chave é a eficiência energética do sistema. Tudo isso é conseguido no nível dos algoritmos e no nível do design para tornar o sistema inteligente também em termos de hardware.






Como participar desses projetos



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Dmitry: O que você recomendaria para aqueles que gostariam de ingressar em tal trabalho?



Sergey: Existem alguns pré-requisitos na entrada. Grosso modo, existem três tipos de especialistas em meu laboratório, se falamos de competências: "mecânicos", "engenheiros eletrônicos" e "algoritmos". Os primeiros - previamente estudados, realizados projetos de graduação ou atuados em empresas ligadas ao projeto de sistemas - eram dedicados à "engenharia mecânica". O segundo - saber como programar controladores, entender o que são sensores, como organizar o processamento de dados em um nível baixo. Outros ainda são responsáveis ​​por algoritmos de nível superior e pelo desenvolvimento de robôs no nível do sistema.



A robótica é um campo interdisciplinar. Além de técnicos, trabalham aqui especialistas da área da medicina e do desenho industrial. Assim, iniciamos um projeto europeu a partir da linha Parcerias Estratégicas do Erasmus. Envolve não apenas representantes da ITMO University, mas também nossos colegas das Universidades de Leuven , Twente , Ozjegin University e Ford Otosan, a maior divisão de caminhões desta marca. Juntos, criamos um curso educacional de pós-graduação para alunos de mestrado e pós-graduação e, nesse processo, construímos uma cooperação mais estreita entre organizações e grupos de pesquisa.





O projeto em si é sobre robótica colaborativa vestível. Além do conhecimento exigido por desenvolvedores de tecnologia para exoesqueletos industriais e manipuladores colaborativos para manufatura, tocamos em áreas relacionadas à tecnologia médica e robôs cirúrgicos envolvidos em operações. Entendemos que tais desenvolvimentos são impossíveis sem a prática de especialistas médicos - você precisa entender os problemas em detalhes, o trabalho de engenharia é apenas 40% desses projetos.






Quais são as características de uma abordagem interdisciplinar



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Dmitry: Uma abordagem interdisciplinar é uma característica da ITMO University. Ele pode ser encontrado em todos os programas principais.



Sergey: Sim. Essa abordagem está alinhada com nossos objetivos estratégicos e nossa agenda de desenvolvimento. Esse é o entendimento da marca, que deve ser mantida em todos os níveis, vinculada à mensagem que levamos para o mundo exterior e inserida no dia a dia dos colaboradores.



Dmitry: Do ponto de vista de um participante do processo educacional - essa abordagem interdisciplinar está de alguma forma combinada com uma trajetória individual de desenvolvimento ou algum tipo de foco que lhe permitiria entender claramente sua especialização, mas ao mesmo tempo levar em conta as competências necessárias que precisam ser tiradas de setores relacionados?



Sergei:A vontade de olhar amplo é uma obrigação. A ciência está passando por outra rodada de desenvolvimento. Havia generalistas - filósofos e matemáticos, depois foi embora a especialização, agora há uma nova ronda quando há procura de especialistas com competências universais.



Há muitos anos que se fala em " profissionais em forma de T ", agora entendem que os especialistas em " forma de Pi " são necessários quando já existem duas verticais.


Esta abordagem é possível com a obtenção paralela de dois graus. Muitas universidades têm. Nós temos - bioinformática . Requer igual conhecimento em ciência da computação, biologia molecular e genética. Existe um programa de infoquímica que combina competências em tecnologia da informação e química. Existem exemplos menos óbvios. Por exemplo, estudei com sistemas de controle. Mas é impossível construir um sistema de controle para algo sem entender o assunto - o que você controla. Para um sistema eletromecânico, física, eletricidade e processos relacionados são necessários. Se você faz um sistema de controle para algum tipo de reator químico, precisa entender, pelo menos no nível de abstração, o que está acontecendo ali.



Se considerarmos a cibernética, então ela é uma ciência interdisciplinar em si. A robótica é um exemplo claro disso. Existem muitos exemplos desse tipo na ITMO University.






Equilíbrio entre teoria e prática



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Dmitry: Você está falando sobre competências gerais - é esta a base que você olha no estágio de aceitação de pessoas? Por exemplo, de acordo com as tarefas do concurso "Sou um profissional", pode-se verificar que são coisas bastante fundamentais que correspondem a tais pedidos.



Sergei: Sim, usamos ferramentas diferentes - não apenas exames e competição de portfólio .



Dmitry: Mas por outro lado, ao olhar para tais tarefas, podem surgir dúvidas se uma pessoa será capaz de praticar em volume suficiente para realizar todo esse conhecimento - por exemplo, no âmbito de uma cooperação com uma empresa em uma área específica.



Sergei:Compreendo. Agora há uma grande demanda por uma transição rápida para a prática. Quando eu era estudante, era motivador. Os sistemas de controle e gráficos na tela são teóricos, e o robô está dirigindo ou não, resolvendo seu problema ou não - isso já é uma demonstração visual. Você vê o resultado e avalia a utilidade do desenvolvimento. Mas apenas tarefas simples podem ser resolvidas rapidamente.



Desafios mais complexos não podem ser respondidos sem conhecimento fundamental. Você simplesmente gastará várias vezes mais tempo, mas se tiver compreensão e conhecimento de fórmulas e métodos, tudo correrá mais rápido.



Acabamos de nos acostumar a obter informações rapidamente e obter resultados. Mas às vezes você precisa passar várias semanas estudando a literatura e resolvendo a teoria. Você, como especialista, "custa" exatamente o mesmo que o treinamento de tal especialista. Se você souber resolver apenas tarefas básicas, implementadas com um nível mínimo de competência, não poderá reivindicar rendimentos significativos. Há outra ameaça: aquilo pelo qual algumas pessoas recebiam dinheiro anteriormente, agora estão começando a fazer algoritmos em boa forma. O nível de custos a longo prazo pode não ser comparável. Portanto, é importante ser capaz de resolver problemas complexos do ponto de vista de "tensão de convoluções" prolongada. A preparação fundamental é útil para isso.





Dmitry: Se voltarmos aos laboratórios - robótica e sistemas ciberfísicos , o leigo pode imaginá-los como uma espécie de escritório, onde pessoas em jalecos brancos e óculos de proteção fazem algo monótono 24 horas por dia.



Sergey: Não temos isso. Um dos nossos valores é o respeito pelo indivíduo. O principal é a implementação em um sentido profissional. Mas se as precauções de segurança exigirem, você precisa se equipar adequadamente. Claro, queremos a especialização para cada um dos especialistas. Então você pode formar uma equipe com um bom nível de intercambialidade e ter certeza de que cada um de seus membros é forte em algo diferente.



Dmitry: Todos podem ter um projeto pessoal ou eles são sempre comuns?



Sergei:Essa é a essência do trabalho de laboratório. Um bom exemplo é o laboratório de sistemas ciber-físicos. Existe porque definimos uma tarefa no nível do corpo docente - reunir especialistas em diferentes áreas, fornecer-lhes infraestrutura para que possam resolver problemas conjuntos, comunicar-se e formar um entendimento mútuo. É mais difícil fazer isso sem locais especializados, mas também é importante ter um espaço pessoal para trabalhar em suas tarefas. Ao mesmo tempo, saia e comunique-se com os colegas. O equilíbrio ideal entre um e outro é a arte.






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