2020/03/25 12:29:46

Технологические тенденции развития промышленных роботов

Статья входит в обзор TAdviser "Российский рынок промышленной робототехники 2019"

Содержание

Основная статья: Тенденции ИТ-рынка России

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

Робототехника