Роботизация производства: как машины обеспечивают эффективность и безопасность труда

Люди всегда старались облегчить быт и работу. И если до промышленной революции это можно было сделать только используя труд животных или других людей, то после появления машин идеи, приходившие в голову еще древним грекам, наконец-то получилось реализовать. Сначала рычаги и колеса заработали на паровой тяге, позже — на жидком топливе, электричестве… А в 21 веке началась тотальная автоматизация производства. Теперь машины все чаще способны самостоятельно решать широкий спектр задач в автономном режиме. Это не значит, что люди больше не нужны. Так же как станки конца девятнадцатого века не заменили работников фабрик, а лишь позволили масштабировать производство и повысить его эффективность, роботизированные системы сегодняшнего и завтрашнего дня призваны не лишить человека работы, а помочь ему там, где трудиться опасно, либо избавить от монотонных однообразных задач. 

Итак, робот — это автоматическое устройство, которое взаимодействует с окружающим миром, способно ориентироваться в пространстве. Главная задача робота — выполнять задания человека. При этом ряд роботов может работать практически без помощи и подсказки — в автономном режиме. 

Работу абсолютного большинства роботов обеспечивают три технологии: сенсоры, приводы и искусственный интеллект. Более примитивные модели лишены ИИ, и повторяют действия в соответствии с загруженной программой, которая полностью прописывается человеком. Например, роботы на автомобильных конвейерах выполняют абсолютно одинаковые повторяющиеся действия, которые необходимы для сборки конкретной модели. Однако когда модель меняется, в их память вносят коррективы, чтобы 
действия манипулятора соответствовали ее габаритам. 

«Продвинутые» роботы могут наблюдать за действиями человека и в точности повторять их. Например, в 2014 году на выставке робототехники в Москве робот Baxter смотрел за человеком, который складывал коробку, а затем без труда воспроизводил его действия. Только в сто раз быстрее. 

Приводы робота — это его мышцы, которые регулируют движения. Они могут быть разными — гидравлическими, электрическими и так далее. 

Сенсоры — это «зрение» и другие рецепторы, передающие в «мозг» робота информацию. Так робот пылесос следит за данными, поступающими с оптических сенсоров, чтобы не врезаться в стену, но также полагается и на уже существующий опыт, который был сформирован во время первой уборки. Помимо зрения роботы могут также «слышать», «чувствовать», а некоторые — даже «нюхать». Плюс существует обширный список дополнительных датчиков, которые могут быть установлены — от датчиков давления — до высотомеров и систем, собирающих информацию о составе воздуха.

Поговорим о промышленных роботах. Первый их тип — промышленные роботы. Пример:
с 2017 года на производстве Boeing роботы помогают собирать корпусы летательных аппаратов. Например, устанавливают 60 тысяч заклепок, что до этого приходилось делать вручную.

Промышленные роботы предназначены для автоматизации производственных процессов. Они могут как заниматься однообразной работой по перемещению грузов, сварке и т. п., так и заниматься анализом данных, получаемых с помощью сенсоров. Сбор информации промышленными роботами помогает сортировать продукцию, выявлять брак, вести разведку и создавать карты местности. 

Второй вид роботов на производстве — коллаборативные. Они оснащаются специальными датчиками (иногда еще и компьютерным зрением), с помощью которых контролируют положение человека, уберегая его от опасности. Они также могут заниматься сортировкой продукции или ее перевозкой, но работают в связке с человеком, облегчая его работу и делая её более безопасной. 

Существует и третий тип — сервисные роботы. Это не только роботы-пылесосы или медицинские роботы помощники, но и любые другие модели, способные оказывать коммерческие услуги. В перспективе мы можем увидеть и электрических барменов и учителей, заправщиков, строителей. И конечно же доставщиков: для многих ритейлеров эта тема стала одной из самых перспективных. 

В «Норникеле» разрабатывается промышленный робот-маркшейдер. Он помогает горным инженерам на труднодоступных и опасных участках. Робот оснащен камерой для получения трехмерных изображений и локатором для определения расстояния до объектов. Гусеницы помогают ему проезжать по любой поверхности. Оператор работает в VR-очках и джойстиком управляет роботом, чтобы увидеть 3D-изображение шахты. При этом сам он может находиться в тысячах километров от неё. 

Если говорить о коллаборативных моделях, то в «Норникеле» используют робота-манипулятора KUKA, повторяющего функции человеческой руки. Это устройство помогает складывать тяжелые металлические листы в стопку перед транспортировкой. Но несмотря на то, что это робот манипулятор, он способен самостоятельно отличать листы и паллеты от других предметов. Все это — благодаря компьютерному зрению. Чтобы избежать потенциально травмоопасных ситуаций, робот выключается, если человек подошел к нему слишком близко. 

В Кольской ГМК планируют внедрить другого робота-манипулятора. Он поможет выявить брак при сортировке продукции из кобальта. Сейчас эти задачи приходится выполнять человеку. 

Роботы не устают и не отвлекаются, и практически не допускают ошибок. Процент ошибочных и неэффективных действий ничтожен по сравнению с человеком, который может устать, не выспаться и так далее. Также роботы могут действовать точнее, быстрее, выдерживают высокие нагрузки и отличаются исключительной силой. 

Однако в ближайшем будущем роботы точно не смогут полностью заменить человека. Их создание и настройка занимает много времени и стоит огромных денег, при этом за разработку и за все сервисные функции отвечают, разумеется, люди. Использование роботов целесообразно в определенном пуле задач, но, например, за креативную часть, роботы отвечать не могут. Кроме того, они не многозадачны: нельзя попросить робот-пылесос выгулять собаку. Точно так же промышленный манипулятор не способен сделать карту местности. В изучении роботов нужно всегда помнить как об их преимуществах, так и об ограничениях.