ИИ и футбол: как студенческий проект Siemens прокладывает путь от симуляции к промышленности

На заводе электрических двигателей Siemens в Бад-Нойштадте (EWN) студенты и стажеры Siemens Professional Education (SPE) разработали полуавтономный кикерный стол под названием KIck-Sim. Проект, начавшийся как эксперимент на столе для кикера в учебной мастерской, превратился в серьезную инженерную разработку, демонстрирующую синергию искусственного интеллекта (ИИ) и промышленной автоматизации.

От идеи до инновации

Основная цель проекта заключалась не в создании просто функционального кикера, а в глубоком понимании взаимосвязи между восприятием, принятием решений и физическим исполнением — тех самых задач, которые актуальны для промышленных ИИ-приложений. Участники проекта, девять человек, самостоятельно освоили большинство необходимых знаний, от нейронных сетей и обработки изображений до разработки симуляций. Проект был реализован в рамках конкурса «Free Project», организованного Siemens Professional Education.

Технологический стек проекта

Система объединяет несколько технологических доменов в единый замкнутый контур управления:

• Высокоскоростная камера захватывает игру со скоростью до 220 кадров в секунду.
• Обученная модель ИИ анализирует изображения и мгновенно принимает игровые решения.
• Решения передаются на контроллер SIMATIC S7-1500, который управляет перемещением фигурок игроков.
• Для точных движений используются серводвигатели SIMOTICS 1FK2 и сервоприводы SINAMICS S210.
• Текущие позиции штанг возвращаются в систему и снова передаются ИИ, создавая замкнутый цикл управления между восприятием, решением и действием.
• Обработка данных осуществляется на промышленном компьютере SIMATIC Microbox PC, а управление системой — через панель SIMATIC HMI Comfort Panel.

Архитектура и принцип работы

ИИ-модель, обученная на основе данных, распознает положение мяча и игроков, прогнозирует траекторию и выбирает оптимальную стратегию. Система работает в реальном времени, обеспечивая быструю реакцию на действия человека. Замкнутый контур управления позволяет ИИ адаптироваться к изменяющимся условиям игры, что является ключевым аспектом для промышленных приложений, где требуется гибкость и точность.

Применение в России

В России проект KIck-Sim может служить наглядным примером для обучения и демонстрации возможностей промышленного ИИ. Предприятия, особенно в сферах машиностроения, металлургии и пищевой промышленности, могут использовать подобные разработки для отработки алгоритмов управления, тестирования систем компьютерного зрения и подготовки кадров. Интеграция ИИ с контроллерами SIMATIC S7-1500 и сервоприводами SINAMICS S210 уже широко применяется на российских заводах, и проект показывает, как эти технологии могут быть адаптированы для решения нестандартных задач. Внедрение подобных систем в России способствует повышению гибкости производства, снижению времени наладки и улучшению качества продукции.