Технологические тенденции развития промышленных роботов

Основная статья: Тенденции ИТ-рынка России

* 2021: Ключевые технологические тренды промышленной робототехники

Промышленные роботы становятся все более умными, умелыми, находят все новые сферы применения. Как известно, успехи роботизации промышленности в мире намного заметнее, чем в России: средний показатель плотности роботизации почти в 20 раз выше (113 против 6). И это вполне объяснимо, ведь в странах Запада процессы развития и внедрения роботизации на производстве шли безостановочно, начиная с 60-х годов прошлого века. А наши производственные предприятия в результате известных социально-экономических потрясений оказались в ситуации, когда долгое время им было не до инноваций.

Но вот уже 10 лет Россия показывает очень высокие темпы роста роботизации, последние 2 – 3 года порядка 40%. Это стало возможным благодаря ряду факторов и, конечно, из-за развития разнообразных технологий роботизации.

Безопасные коботы

Традиционные промышленные роботы использовались, как известно, большей частью в автомобильной промышленности. Роботы там, как правило, стоят за конвейером, настроены на выполнение одной задачи, их отличает высокая производительность. Они могут быть опасны для человека, оказавшегося в их рабочей зоне, поэтому при их эксплуатации необходимо соблюдать меры безопасности, в частности — при помощи ограждения.

Коллаборативные роботы (коботы) намного безопасней. Их появление стало возможно благодаря развитию робототехники — компонентной базы (приводов, контроллеров, разнообразных датчиков и проч.), специального ПО. Коботы легко перенастраиваются на выполнение других сценариев и решение новых производственных задач. Это способны выполнять операторы непосредственно на производстве. В числе безусловных плюсов коботов, помимо гибкости и многозадачности: сравнительно низкая цена и, соответственно, небольшой срок окупаемости.Облачные сервисы для бизнеса: особенности рынка и крупнейшие поставщики. Обзор TAdviser 7.3 т

Безопасное взаимодействие с человеком на производстве — очень важное преимущество коботов перед традиционными промышленными роботами. Как говорят эксперты, коллаборативный робот изначально создан так, чтобы он успел остановиться, если в зоне его действия появится человек. Поэтому они и работают медленнее, чем традиционные промышленные, хотя технически способны работать быстрее.

Коботы очень удобны – они могут работать рядом с человеком благодаря продуманной системе безопасности, — констатирует Игорь Князев, «Фруктонад Групп». — Нет необходимости устанавливать ограждения, электронные замки и дорогостоящие системы безопасности, за которые платит клиент. Несмотря на малый размер и грузоподъёмность они также универсальны, как и их старшие собратья – промышленные роботы и выполняют монотонную работу с малыми весами — сварка, окраска деталей и заготовок, перекладка заготовок, подбор товарных позиций, комплектование заказа. Благодаря современному ПО коботу можно доверить практически любую однообразную операцию. Коботы довольно просты в программировании и обслуживании — эти характеристики подкупают наших заказчиков.

Коботы способны не только остановиться, если в зоне действия появляется человек, но и продуктивно взаимодействовать с ним. Существуют разные уровни сотрудничества кобота и человека, перечислим их по степени возрастания продуктивности контакта:

• рабочие зоны пересекаются, но полезные действия робота и человека разнесены по времени;
• взаимодействие в одной рабочей зоне и в одно время (робот подает деталь человеку);
• робот и человек взаимодействуют в режиме реального времени, когда робот способен считывать действия человека и отвечать ему.

Кобот может быть создан производителем, но бывает, что интегратор использует традиционного промышленного робота и делает его коллаборативным. Например, робот APAS, созданный Bosch, создан на базе робота FANUC.

Все просто: кобот более современен, — заключает Илья Седогин, директор по развитию «Энерком». — Рано или поздно все бренды, производящие промышленных роботов, введут линейку коботов. И на наш взгляд, кобот – не отдельная единица, а всего лишь подвид робота, снижающий профессиональные требования и к интегратору, и к сотрудникам компании, эксплуатирующей эту технику.

Машинное зрение

Машинное зрение (его еще называют «техническим») давно используется в робототехнических системах. В частности, применение роботов на конвейерном производстве для перемещения заготовок требует высокой точности их позиционирования. Это не всегда возможно и тогда на помощь приходит машинное зрение. Цифровая камера получает изображение заготовки в рабочей зоне робота, ПО его анализирует, формулирует перед роботом задачу и тот ее выполняет. Задачи, которые можно решать при помощи машинного зрения: контроль процесса сборки изделия, подсчет объектов, измерение их параметров и многие другие.

Эксперты подтверждают растущий интерес производственников к данной технологии, появление новых задач, где она может быть использована.

Машинное зрение в робототехнических решениях используется уже очень давно, но все же долгое время оно было достаточно слабо распространено, — говорит Михаил Зотов, генеральный директор «ДС-Роботикс». — Ограничения были и со стороны аппаратной части, и по стоимости. На сегодняшний момент есть доступные 2D- и 3D-камеры, есть хороший софт, который позволяет работать с полученными изображениями и использовать эти решения в реальных задачах, которые все больше усложняются. Это обусловливает потребность в применении роботов в новых областях, и техническое зрение очень помогает этому. Хороший пример – сортировка и дальнейшие манипуляции с деталями, хаотично сложенными в тару или подаваемыми на конвейер.

Вместе с тем, как констатирует Артем Лукин, генеральный директор TECHNORED, широкого применения машинное зрение пока не получило, поскольку удорожает роботизированный комплекс, и не всегда использование этой технологии целесообразно по чисто экономическим соображениям.

Если говорить о промышленных роботизированных комплексах, то эта технология пока не представлена повсеместно, — говорит Артем Лукин, TECHNORED. — По итогам 2020 года машинное зрение мы применяли только в каждом пятом – шестом проекте. Это связано с тем, что большинство задач можно решить более надежными и доступными средствами, что значительно снижает стоимость для конечного заказчика. Однако ситуация стремительно меняется, техническое зрение становится все доступней и проще во внедрении и эксплуатации. Поэтому у машинного зрения большие перспективы, особенно, в задачах загрузки оборудования и сварки. Мы инвестируем в разработку своих собственных компонентов, в так называемые `Plug&Play` комплекты. Их очень просто и быстро интегрировать в промышленные и коллаборативные роботы. Так же в этом направлении сейчас активно двигаются ведущие производители захватных устройств, систем технического зрения и сварочного оборудования.

С ограниченностью применения коботов с машинным зрением согласен и Константин Толстой, менеджер Universal Robots по развитию продаж по России & СНГ.

Если смотреть на проекты с коллаборативными роботами, то доля таких задач — с техническим зрением — не более 10%, — отмечает Константин Толстой. — В основном это задачи по считыванию кодов маркировки. Также техническое зрение задействуется на задачах по сборке, или когда роботу необходимо забирать продукт с конвейера или с лотка.

Ольга Бойцова, менеджер по продукту «Роботы» компании Omron Electronics, подчеркивает большие возможности и перспективы машинного зрения в робототехнике.

Техническое зрение позволяет значительно упростить решение задач, связанных с ориентацией продукта, его формой и маркировкой, — говорит Ольга Бойцова. — К примеру, благодаря машинному зрению задачи по перекладке объектов стали универсальными. На базе коботов Omron с встроенным техническим зрением можно решить задачу быстрой смены рабочей зоны с ориентацией по метке, причем это не требует дополнительной калибровки робота.

Андрей Данилов, руководитель отдела развития бизнеса промышленной робототехники FANUC, констатирует, что машинное зрение применяется для решения задач адаптивного управления процессом производства при выполнении таких производственных операций как роботизированная укладка, сортировка и сборка, сварка. Доля робототехнических систем с машинным зрением пока не велика, говорит эксперт, но тренд на рост внедрений прослеживается.

Технологии искусственного интеллекта и машинного обучения

Эксперты говорят о тесной взаимосвязи развития роботов и искусственного интеллекта, напоминая при этом, что не каждый управляемый робот обладает элементами ИИ. Если робот лишь выполняет команды оператора, то ИИ здесь отсутствует. А вот когда алгоритмы реализованы на уровне ПО, которое является управляющим элементом робототехнической системы, – вот здесь искусственный интеллект присутствует. Такая робототехническая система обладает большей степенью автономности, распознавания изменений окружающей обстановки и вариативности в реакциях на эти изменения.

Но не все ситуации можно спрогнозировать с высокой степенью точности, заложив правильные реакции на уровне программных алгоритмов, и здесь на помощь приходит машинное обучение. Для промышленных роботов искусственный интеллект и машинное обучение получили особое значение в силу появления на производстве коботов, умеющих продуктивно взаимодействовать с человеком. Требуются эти технологии и для непосредственного выполнения производственных задач – контроля качества, при сортировке и других. Эксперты уверены в перспективности применения коботов с ИИ на российском производстве, хотя констатируют, что эта рыночная ниша только начинает развиваться.

Вслед за ростом использования технического зрения, актуализируются и задачи по применению искусственного интеллекта, — уверен Михаил Зотов, «ДС-Роботикс». — Они тесно связаны, так как полученные от цифровых камер данные необходимо правильно интерпретировать. При существующем усложнении задач и росте количества обрабатываемых данных, базовых программных инструментов уже недостаточно. В первую очередь такие решения используются для контроля качества, выявления дефектов, при сортировке. Кроме того, технологии искусственного интеллекта востребованы в сварке и окраске, когда речь идет о штучных или малосерийных партиях. Стоимость разработки ПО под такие задачи пока высока, а количество внедрений очень мало. Этот рынок только начинает формироваться.

Несмотря на то, что дополненная ИИ робототехника только начинает внедряться в России, уже есть примеры успешных кейсов, напоминает Константин Толстой, Universal Robots.

В России еще очень много более простых, рутинных задач, которые нуждаются в автоматизации, и только потом можно будет переходить к сложным задачам, где необходимо использование искусственного интеллекта, — говорит Константин Толстой. — Хотя у нас есть несколько кейсов, где использован ИИ. Например, Лаборатория Робототехники Сбербанка разработала решение, позволяющее роботу определять тип, форму объекта и по этим данным выбирать удобную точку захвата для дальнейшего перемещения. Они планируют использование таких систем в складской логистике.

В большом потенциале и хороших перспективах роботов с элементами ИИ уверен Андрей Данилов, FANUC.

В промышленных роботах использование машинного обучения с элементами ИИ актуально для тех задач, где есть необходимость автономного самообучения — работа с хаотично расположенными объемными деталями, обнаружение и исправление дефектов, — констатирует Андрей Данилов. — На данный момент такие роботы не очень востребованы, но мы видим растущий тренд и интерес на такое оборудование у новых заказчиков, связанных с логистикой.

Кибербезопасность

Создатели роботов много внимания уделяют физической безопасности взаимодействия человека и робота на производстве, забывая порой о кибербезопасности. Основная причина: информационная среда предприятия, в которой работает робот, как предполагается, изначально безопасна. Но это не всегда так, поскольку иногда роботы напрямую подключаются к Интернету – например, для обновления прошивки от производителя. Да и сама внутренняя ИТ-среда предприятия не всегда достаточно защищена.

Исследователи выделяют несколько видов атак на промышленных роботов: атака на управляющую систему, изменение логики выполнения операций и ряд других. Очевидно, что это может привести и к повреждению деталей, и даже к травмам человека, взаимодействующего с роботом. Эксперты говорят о том, что кибербезопасность промышленных роботов важно рассматривать как элемент комплексной системы безопасности на производстве.

Мы считаем, что безопасность — один из основных векторов работы любых компаний в информационно-технической сфере, — говорит Григорий Школьников, TRIZ ROBOTICS. — Говоря о кибербезопасности промышленных роботов, мы говорим о безопасности всего производственного комплекса в целом, не забывая и о других важных вещах, например — о коммерческой и производственной тайне, об охране интеллектуальной собственности. Для нас вопрос безопасности становится лишь актуальнее, привлекая к себе повышенное внимание наших специалистов. Сегодня мы уже готовы предложить ряд решений по защите технологий клиента.

Представители вендоров уверяют, что уделяют большое внимание кибербезопасности уже сегодня.

Наша компания очень серьезно относится к вопросам кибербезопасности, — подчеркивает Константин Толстой, Universal Robots. — Поэтому в наших роботах с каждым новым обновлением появляется все больше встроенных функций, которые позволяют без установки внешних устройств или привлечения сторонних специалистов, настроить политику безопасности удаленного управления роботом.

Игорь Князев, руководитель департамента маркетинга «Фруктонад ГРУПП» говорит о кибербезопасности робототехнических комплексов как одном из вызовов, с которыми предстоит справиться. Он констатирует, что взлом системы в целом или отдельного промышленного робота на сегодня большая потенциальная угроза, которая может привести к большим экономическим потерям.

Немалую проблему может доставить компании не взлом и причинение сиюминутного ущерба, но такая форма промышленного шпионажа как слежка за производственными процессами и получение коммерческой информации по выпуску продукции для использования ее в корыстных целях, — отмечает также Игорь Князев. — На сегодня проблема кибербезопасности решается, в основном, обеспечением автономности работы промышленных роботов, интегратор как бы «отрезает» их от остального мира. Они работают без доступа к интернету и, если требуется, включить удалённое управление (например, для дистанционной отладки программы) их специально подключают к сети, а потом, соответственно, переводят обратно в автономный режим.

О неизбежности использования в будущих производствах облачных сервисов и возрастающей в связи с этим актуальности обеспечения кибербезопасности напоминает Андрей Данилов, FANUC.

Вопросы по кибербезопасности возникают, прежде всего, в случае работы оборудования с внешними сетями и доступом в интернет, — констатирует Андрей Данилов. — Большинство российских заказчиков, использующих промышленных роботов, достаточно консервативны, они не спешат подключать оборудование к сети. Тем не менее, использование облачных сервисов в перспективе неизбежно и с ростом производства актуальность обеспечения кибербезопасности будет только расти.

Тенденции в развитии компонентной базы

Как известно, компонентная база робота включает приводы, датчики угла поворота, контроллеры, инерциальные датчики и системы и ряд других. Лидируют на этом рынке, разумеется, западные производители. Но и в России есть свои производители. Согласно карте промышленной робототехники, подготовленной TAdviser и НАУРР, производством компонентов для роботов занимаются 10 компаний в Москве, 5 в Санкт-Петербурге, по одной компании в Перми, Екатеринбурге, Таганроге, Мценске и подмосковном Фрязино.

К сожалению, сегодня этот вопрос остаётся открытым, но и тут я стараюсь находить плюсы, — говорит Григорий Школьников, TRIZ ROBOTICS. — Да, далеко не всю компонентную базу можно покрыть нашими производствами. Но это означает лишь то, что у нас есть время, инициативные личности и умелые руки, которые помогут создать что-то своё, уникальное, взяв за основу базовые образцы. Совершенно нормальная практика. С ростом роботизации придёт и техническое обеспечение!

Игорь Князев, «Фруктонад Групп», преимуществами российского рынка компонентов для роботов считает оставшиеся еще с советских времен крепкий фундамент в виде сильной конструкторской школы. В числе минусов эксперт называет сильный перекос в сторону ОПК, слабую кооперацию между участниками рынка, низкую скорость внедрения, кадровый голод и слабую поддержку со стороны государства.

Константин Толстой, Universal Robots, отмечает развитие контроллеров в сторону управления не только роботом, но и периферийными устройствами.

Уже сейчас коботы нашей компании комплектуются полноценными программно-логическими контроллерами, — подчеркивает Константин Толстой. — Помимо управления роботом такой ПЛК может брать на себя задачи по управлению сторонними устройствами и периферией.

Об особом внимании, которое вендоры уделяют контроллерам, говорит и Ольга Бойцова, Omron Electronics.

Недавно у нас вышла новая серия контролеров серии NJ cо встроенным функционалом управления роботами до 8 штук, — говорит Ольга Бойцова. — Такие контроллеры обеспечивают синхронизацию технологии автоматизации, что позволяет клиентам повысить скорость и точность производства, моделировать всю производственную линию, упростить техническое обслуживание и сократить время вывода продукции на рынок.

Множественность векторов развития компонентной базы подчеркивает Андрей Данилов, FANUC.

Механически промышленные роботы развиваются достаточно консервативно, здесь изменения больше связаны с оптимизацией конструкции для простоты обслуживания и ремонта, а также с минимизацией мертвых зон, — говорит Андрей Данилов. — Развитие контроллеров идет, прежде всего, в направлении повышения быстродействия системы, унификации и стандартизации компонентной базы, а также для улучшения пользовательского интерфейса, как с точки зрения упрощения программирования, так и с позиции перехода на альтернативные платформы.

О будущем

Насколько вероятно полностью безлюдное производство, когда технологии роботизации – все вместе и каждая по отдельности заменят человека на любой позиции? Будущее туманно, точки зрения предсказуемо разные.

На серийном производстве с полным циклом изготовления продукта роботизация должна заменить абсолютно все этапы с тяжелыми условиями труда и процессы, которые требуют высокой точности, — предполагает Андрей Мухаметзянов, директор BFG Robotics. — Простейшие, постоянно повторяемые задачи должны так же подвергнуться роботизации. Мир уже живет в областях безлюдного производства. Это дает максимальное качество, гибкость, быструю переналадку и независимость от внештатных ситуаций типа пандемии.

Вместе с тем, нельзя забывать и об экономическом эффекте, уверен Андрей Мухаметзянов, роботизация ради роботизации не нужна, и для каждого проекта необходимо рассчитывать модель окупаемости.

А вот как видит технологическую модель идеального производства Артем Лукин, который отметил, что уже в настоящем его компания реализовала несколько проектов с высокой степенью комплексной роботизации.

В первую очередь, производство должно быстро адаптироваться к запросам рынка и оставаться прибыльным, для чего важна гибкость, — напоминает о главном Артем Лукин, TECHNORED. — Наиболее интересна следующая концепция: производство состоит из универсальных роботизированных участков, не привязанных к конкретной продукции или операции, при этом успешно выполняющих широкий диапазон задач в автоматическом режиме. Время на обучение, переналадку сведено к нескольким минутам. А между этими участками перемещаются автономные мобильные роботы, осуществляя всю логистику материалов, инструмента и готовой продукции. Наша компания уже реализовала несколько подобных проектов, и их количество будет только расти.

Григорий Школьников, TRIZROBOTICS, делает акцент на гибкости производственных процессов и необходимости минимизировать человеческий фактор.

Думаю, что в ближайшие десятилетия гибкие производственные системы (ГПС) станут фундаментом любого производства, — говорит Григорий Школьников. — Что касается области применения, в первую очередь мы говорим об оптимизации гибких, «интеллектуальных» и самообучающихся производств, относящихся практически к любой сфере, в которой требуется минимизация человеческого фактора, сопряжённая с повышением общей эффективности производственной линии.

А идеальное будущее представитель TRIZROBOTICS видит в оптимальной роботизации производстве, основная цель которой – создание комфортных условий для сотрудника, а не полная замена человека на производстве.

Мы очень много говорим о роботах, о машинах, но всегда хочется думать о людях, — говорит Григорий Школьников. — Для меня лично идеальная модель производства — это сведённые до минимума риски экономического и физического характера, повышенная до максимального уровня производительность и, конечно же, комфортные условия для сотрудников предприятий. Кто знает, возможно, уже в ближайшие годы мы сможем управлять целыми производственными комплексами, не выходя из домашнего офиса.

2019-2020

В ходе внедрения роботов в производство отечественные интеграторы используют целый ряд технологий – обработка изображений, ориентация в пространстве, облачные технологии и пр. Например, компания Abagy Robotic Systems, создает систему, которая может программировать робота на базе чертежей и внешней сенсорики – без участия человека. Система Slam навигации мобильных роботов KUKA, используемых в Сколково, позволяет роботу самостоятельно ориентироваться в пространстве и «видеть» происходящие вокруг изменения. Актуальным направлением технологичного развития является взаимодействие с элементами Индустрии 4.0 и интернета вещей (IoT).

KUKA делает ставку на матричное производство

Рассмотрим подробнее несколько технологических направлений в развитии промышленной робототехники, о которых говорили эксперты в конце 2019 - начале 2020 года.

Все более активное применение технологий машинного зрения

Неотъемлемыми составляющими Индустрии 4.0 являются машинное зрение и встроенные в технологическую оснастку роботов радиочастотные идентификационные чипы.

Хороший пример – матричное производство, в котором роботизированные платформы могут подвозить роботам не только заготовки, но и инструмент, оснастку. Все это определяется через радиочастотные идентификационные чипы и машинное зрение, что позволяет роботам становится универсальной производственной единицей, способной без участия человека в переналадке производить совершенно разные вещи. Например завод, производящий автомобили, может без участия человека за день перестроиться на производство мотоциклов. Такие технологии уже активно используются компанией KUKA в промышленности, - отмечает Дмитрий Капишников, генеральный директор KUKA Russia.

В BFG Group солидарны с Капишниковым. Машинное зрение, как считают в компании, все более активно применяется в современных роботизированных решениях, которые становятся все более сложными.

Активно машинное зрение применяется в процессе сборки, для идентификации расположения собираемых изделий, нивелирования качества заготовительного производства. Применение машинного зрения позволяет значительно ускорить и упростить вышеуказанные процессы, - уточнили в BFG Robotics.

По словам Артема Лукина, основателя компании «ТехноРэд», генерального дистрибьютера Universal Robots в России, машинное зрение все чаще внедряется в робототехнику, так как данная технология становится все более доступной и совершенной. Через два-три года, согласно прогнозу эксперта, машинное зрение и вовсе произведет революцию на рынке промышленных решений и будет внедрено в каждом втором проекте.

В Kawasaki Robotics считают, что в России данная технология пока не очень востребована, за исключением слежения за швом в сварке. При этом в развитых странах, как отметили в компании, система машинного зрения уже активно используется, особенно на поточных линиях в пищевой промышленности.

У компании Kawasaki разработаны программные продукты машинного зрения: K-Finder в системе 2D видения и K-Stereo в системе 3D. K-Finder – программный комплекс, который обнаруживает объект, проверяет на соответствие форме и цвету. Система поддерживает работу любых камер. Для обеспечения более высокой точности может потребоваться дополнительное освещение. К данной системе может быть подключено до восьми контроллеров через сеть Ethernet, - рассказали в Kawasaki Robotics.

Руководитель департамента робототехники FANUC RUSSIA Дмитрий Кайнов проинформировал TAdviser o том, что в арсенале компании - решение системы технического зрения iRVision. По словам Кайнова, оно может быть внедрено заказчику без сложного программирования или экспертных знаний, так как является интегрированным в робота решением, не требующим внешнего интерфейса.

Востребованность технологий адаптивного управления роботом

По мнению экспертов, все более востребованы технологии адаптивного управления роботом. Свое развитие получают различные системы и датчики, позволяющие роботу узнавать изменения определенных условий, связанных с его задачей или влияющих на его работу.

Робот в реальном времени распознает объекты, корректирует свою траекторию, производит перестроение зон безопасности и т.д. Такие методы управления позволяют все больше снижать участие человека в производственном процессе, - отмечает Аркадий Дильман, руководитель направления по цифровому производству Prof-IT Group.

Безопасность совместной работы человека и робота

В последнее время очень большое внимание уделяется безопасности процесса совместной работы робота и человека. По словам Евгения Крысанова, главного инженера компании-интегратора "МДИ2Б", для более гибкой и безопасной интеграции производители роботов оснащают свои комплексы пакетами безопасности, такими как SAFE MOVE (ABB) и DCS (FANUC).

Вместе с тем, отдельные категории роботов изначально «заточены» на работу бок о бок с людьми. Речь идет о коллаборативных роботах (коботах). Этот тип устройств отличается небольшими размерами, при этом они просты в программировании и использовании, безопасны для человека.

Эти роботы имеют много встроенных функций безопасности, за счет которых они могут работать бок о бок с людьми в открытом пространстве. Их не нужно помещать в клетки или отделять заграждением. Отсюда и их название – коллаборативные роботы. Они выступают в качестве помощников человека, которые могут находиться с ним рядом, - рассказывает Катерина Сланска, менеджер по маркетингу компании Universal Robots в Центральной и Восточной Европе, России и СНГ.

Коботы могут дополнять и улучшать деятельность сотрудников, не представляя при этом каких-либо угроз. Множество подобных разработок, по данным Kawasaki Robotics, ведется в области медицины и фармацевтики. Компания KUKA помимо медицины, широко применяет этот тип роботов в автомобилестроении. Наращивает применение подобных устройств в самых разных отраслях и компания Universal Robots.

Шестиосный манипулятор UR5 работает в непосредственной близости от операторов, освобождая их от выполнения повторяющихся задач

Коллаборативные роботы позволяют избавить сотрудников производственных подразделений от рутинных операций, тем самым освобождая их время для более ответственных задач.

Паллетизация – пожалуй, наиболее частая задача, для которой приобретают наших коботов в России. Особенно это касается сферы производства пищевых продуктов и напитков. Также их часто заказывают для обслуживания станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Востребованы они и для задач типа «подними и положи». Например, на производстве, где есть конвейеры, робот может брать с ленты некоторое количество продукта и помещать его в коробки. Надо сказать, что паллетизация, обслуживание станков с ЧПУ и «подними и положи» – это наиболее распространенные задачи, для которых наши роботы используются и во всем мире. Нередко коботов используют также для закручивания чего-либо при сборке, перемещения предметов с использованием компьютерного зрения. Но у нас есть примеры и необычного использования наших роботов. К примеру, один из заказчиков использует кобота в качестве бариста, который подносит стаканы, Также есть пример, когда кобот использовался в качестве оператора для съемки видео на ТВ. Он отлично подходит для стабилизации камеры. Один из интересных кейсов - использование коботов в качестве ассистентов медицинского персонала, помогающего реабилитировать пациентов, находящихся в коме. Спектр отраслей, где могут применяться коботы, зависит, в том числе, от законодательства страны, в которой их покупают. В США, например, закон не позволяет использовать робота в ресторанах, - рассказала в интервью TAdviser представитель Universal Robots Катерина Сланска.

Интеграция промышленных роботов с другими решениями

Важным направлением развития сферы промышленной робототехники является интеграция роботов с другими программными и аппаратными решениями. К примеру, Prof-IT Group готова предложить заказчикам интеграцию промышленных роботов с MES-системами – для учета хода производства, QMS – для управления качеством продукции, RFID – для прослеживаемости операций и изделий платформой интернета вещей с возможностями предиктивной аналитики состояния промышленного оборудования, рассказывает Аркадий Дильман.

В Kawasaki Robotics видят перспективы расширения возможностей робота за счет дополнительных средств подключения и взаимодействия. Роботы получают дополнительные модули подключения, в том числе посредством технологий wi-fi и Bluetooth.

Директор по стратегическим проектам «Ланит» Сергей Литвинов считает, что наибольший потенциал имеют «облачные роботы», которые интегрированы в производственные ИТ-системы предприятия и могут выполнять определенные функции в рамках общих бизнес-процессов.

Обеспечение безопасности промышленных роботов

Защита роботов от различных уязвимостей - еще одно важное направление. Как рассказал TAdviser генеральный директор KUKA Russia Дмитрий Капишников, вопросы защиты немецких роботов от воздействия из вне через сеть стали обсуждаться в Европе ещё 15 лет назад. При этом роботы KUKA, по его словам, по состоянию на конец 2019 года имеют максимально возможную защиту. Однако, он уточнил, что хороший специалист всегда найдёт уязвимость в роботе, поэтому вопрос защиты промышленных роботов должен ставиться на уровень всего предприятия и иметь несколько уровней.

Не нужно пренебрегать этим вопросом. Многие компании, такие как CISCO и IBM, уже имеют готовые решения для этого, кроме того, мы знаем, что «Лаборатория Касперского» также активно разрабатывает пакеты защиты для индустриального оборудования, - отметил Дмитрий Капишников.

В Universal Robots полагают, что распространение роботов, которые имеют интерфейсы для доступа в сеть, даст толчок к появлению новых классов вирусов.

Чтобы избежать введения вредоносного кода и не допустить несанкционированного дистанционного управления, в робототехнику активно внедряются достижения в области кибербезопасности. Для этого, например, существует несколько уровней политик безопасности, - отмечают в компании.

Проблема промышленных киберсистем, по мнению Аркадия Дильмана, состоит в сложном устранении уязвимостей со стороны производителей. Его причинами он отметил применение специфичного программного обеспечения, устаревшего оборудования и трудности прерывания технологического процесса.

Чтобы обеспечить безопасность промышленных роботов и киберфизических систем в первую очередь нужны квалифицированные кадры, мониторинг возможных рисков 24/7, мероприятия по поиску уязвимостей и, конечно, обучение персонала – поскольку даже минимальные знания в области кибербезопасности могут значительно снизить риски возникновения угроз, - отметил Аркадий Дильман.

Использование технологий искусственного интеллекта и машинного обучения

В сфере промышленной робототехники находят отражение технологии машинного обучения.

Искусственный интеллект (ИИ) преимущественно развивается на стороне персональных компьютеров с мощными процессорами в совокупности с нейросетями. И робот в данном контексте является, как правило, «исполнительным механизмом», контроллер которого принимает финализированные данные после обработки искусственным интеллектом в режиме готовой программы или адаптивного исполнения команд.

С нашей точки зрения, в контексте рынка промышленных роботов правильнее говорить именно о машинном обучении, когда применяя аналитические блоки платформы интернета вещей, можно более эффективно использовать роботов, - заявил TAdviser Аркадий Дильман.

Роботы Kawasaki

О разработке системы машинного обучения, которая предназначена для мелкосерийного производства, TAdviser рассказали в Kawasaki Robotics. Суть системы заключается в вариативности проводимой операции. В случае необходимости оператор в ручном режиме обучает робота новой траектории движения, после чего робот способен сам распознать признаки вариации и повторить новое движение. Кроме того, при объединении роботов в единую сеть, опыт одного робота может быть передан всем роботам его сети. Таким образом создается единая база знаний, которой может воспользоваться любой робот, входящий в сеть. Эта технология получила название «Саксессор» и активно внедряется на японских предприятиях, пояснили представители Kawasaki Robotics.

В компании "Вебер Комеханикс" считают, что машинное обучение позволит развить искусственный интеллект.

Это то, что действительно необходимо для реализации сложных и комплексных проектов по автоматизации. Обучение алгоритмическим процедурам со временем заменит «жесткое» программирование, что упростит и ускорит развитие искусственного интеллекта, - прогнозируют в компании.

В Universal Robots рассказали, что коботы, которых производит компания, являются ярким примером использования ИИ в промышленной роботизации:

Благодаря ИИ они способны работать бок о бок с людьми. Коботы специально разработаны для взаимодействия с человеком. Среди достоинств таких машин — возможность обучения имитацией. При работе с коботами не нужны глубокие знания в программировании. Их может обучить любой (после прохождения двухдневных курсов), эти роботы очень просты в использовании. Нужно просто нажать на запись и проделать необходимые действия, а затем повторить их несколько раз. После этого машина воспроизведет движения в автономном режиме.

Применение открытого программного кода для расширения целевой аудитории

К использованию в промышленных роботах программного обеспечения с открытым исходным кодом производители относятся по-разному. В роботах KUKA, например, оно не используется.

В промышленных роботах самое важное - это скорость, плавность и точность движений, которая должна повторяться тысячи раз. Каким образом это достигается внутри нашего программного кода? Это и есть главная интеллектуальная тайна любого производителя серийных промышленных роботов, - заявил Дмитрий Капишников.

Тем не менее, другие разработчики считают это направление важным и перспективным. Как отметил Артем Лукин, основатель компании «ТехноРэд», одной из первых робототехнических компаний, начавших использовать при создании роботов открытый программный код, стала Universal Robots.

Это позволило сотням разработчиков производить всевозможные аппликации, решения, аксессуары и расширения для роботов, - пояснил TAdviser Артем Лукин.

По мнению Ивана Бородина, генерального директора производителя логистических роботов Ronavi Robotics, использование программного обеспечения с открытым исходным кодом позволяет вендору расширить целевую аудиторию. Промышленные роботы с закрытым кодом, как отметил Бородин, могут интегрироваться только как готовый проект под ключ.

Мы предлагаем роботов с частично открытым кодом. Часть кода, которая отвечает за безопасность движения, у нас полностью закрыта, а часть кода, отвечающая за сопряжение с искусственным интеллектом и управление роем роботов – открыта. Это упрощает интеграцию логистических роботов в существующие бизнес процессы и системы управления складом или производством. Таким образом, мы упростили вход заказчика в роботизацию склада, при этом сохранив высокий уровень безопасности, - указал Бородин.

Развитие контроллеров промышленных роботов

Современной тенденцией развития контроллеров промышленных роботов является встраивание дополнительных «умных» функций – программных и аппаратных опций, позволяющих роботам выполнять гораздо больше технологических операций. Такого мнения, в частности, придерживаются в FANUC.

В компании KUKA в первую очередь ориентируются на удобство и стоимость обслуживания контроллеров. По мнению Дмитрия Капишникова, в большинстве случаев для промышленного предприятия размер контроллера не имеет большого значения, а вот скорость его ремонта, в случае выхода из строя – первостепенна.

Программы предварительной диагностики, удаленный мониторинг и простота замены компонентов позволяют нам давать 25 лет поддержки на наши продукты, - заявил он.

В BFG Group замечают, что контроллеры становятся все меньше, при этом растет их производительность. Помимо этого, постоянно увеличивается количество дополнительного периферийного оборудования, имеющего возможность к ним подключиться.

В Kawasaki Robotics рассказали, что компанией создан самый компактный и легкий контроллер для промышленного робота:

Контроллер нового поколения получил литеру F и обладает рядом неоспоримых преимуществ. Во-первых, в нем реализована функция рекуперации электроэнергии, что дает ее экономию примерно на 10%. Во-вторых, в новом контроллере уже заложены глобальные спецификации, которые поддерживают стандарты многих стран. К тому же он дает возможность подключения до четырех 32-х канальных модулей.

Говоря о тенденциях развития контроллеров, используемых для промышленных роботов, в компании заметили, что промышленная робототехника идет по пути упрощения и облегчения управления роботом, а также его интеграции в промышленные процессы.

Технологии развиваются, чтобы сделать робота доступным для среднего и малого бизнеса. Адаптировать его для мелкосерийного производства, - отметили в Kawasaki Robotics.

Читайте также

• Промышленные роботы
• Промышленные роботы в России
• Обзор: Российский рынок промышленной робототехники 2019

Робототехника