Робот-сортировщик

Нейросеть научили сортировать пластик

Сотрудники Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН отлаживают технические решения и программное обеспечение для сортировки твердых коммунальных отходов. Состоящая из конвейера и робота установка определяет необходимый тип пластика с точностью 95%.

В Новосибирской области нет централизованного раздельного сбора мусора, встречаются только контейнеры частных компаний, но зачастую в них попадают даже органические отходы.

– В основном наша лаборатория занимается исследованиями потоков жидкости и газа с применением оптических методов в разных конфигурациях, а также современных алгоритмов обработки данных и изображений. Несколько лет назад стало очень популярно использовать машинное обучение и нейросети. Мы поняли, что с их помощью можно анализировать, например, распределение интенсивности свечения пламени для определения режимов горения, поля скорости или изображения объектов, таких как мусор. С этой точки зрения инструментарий достаточно универсален, его можно применять в различных задачах, – рассказывает младший научный сотрудник лаборатории физических основ энергетических технологий ИТ СО РАН Леонид Михайлович Чикишев.

По заказу группы компаний «Тайгер-Сибирь», занимающейся раздельным сбором ТКО (стекла, алюминия, ПЭТ), ученые собрали экспериментальный образец сортировщика пластика. Партнер заинтересован в снижении влияния человеческого фактора, потому что сегодня сортировка производится вручную. Работает установка так: по ленте циркулируют отходы, а робот с пневматическим захватом, исходя из того, что определяет система на основе изображений с камер, берет и складывает нужный тип мусора в отдельные емкости. Для того чтобы обучить систему, содержимое баков для пластика и стекла прогоняли на конвейере установки и формировали базу данных.

– Потребовалось много данных. Речь идет о десятках тысяч изображений. Наш алгоритм может распознавать различные отходы: пластик бытовой и от автомобильных масел, банки и так далее. Следующий этап – взаимодействие системы распознавания с управляющими и исполнительными механизмами. В нашем случае это дельта-робот (робот, состоящий из трех рычагов, прикрепленных посредством карданных шарниров к основанию). Он использует алгоритм принятия решений и собирает тот или иной вид мусора. Система достаточно гибкая, можно расставить приоритеты и задать, например, какой тип мусора обладает наибольшей ценностью. Сортировщик работает довольно быстро и может совершать несколько манипуляций в секунду. Точность определения составляет 95%, – отмечает Леонид Чикишев.

Пока что это только опытный, а не промышленный образец, который был создан для того, чтобы продемонстрировать работоспособность технологии. После ввода в опытную эксплуатацию станут известны моменты, которые потребуют дальнейшей доработки. По словам сотрудника лаборатории, исполнительный механизм может быть любым: дельта-робота можно заменить, например, пневматической системой. Речь идет о том, чтобы продемонстрировать эффективность данного подхода. В зависимости от региона тип и состав мусора может меняться, и элементы оборудования можно подстраивать под разные нужды. Система обучаема – это означает, что она подстраивается под конкретный морфологический состав, если через нее прогнать определенный тип мусора.

– Когда мы задумывали этот проект, то закладывали очень большую гибкость, чтобы конструкция была масштабируемой и можно было применять несколько исполнительных механизмов в зависимости от необходимой производительности. Разница между научным прикладным проектом и финальным коммерческим продуктом колоссальна, но мы фактически продемонстрировали, что система работает, – говорит Леонид Михайлович.

«Наука в Сибири»