Коллаборативные роботы и искусственный интеллект: трансформация промышленной автоматизации

Коллаборативные роботы и искусственный интеллект: трансформация промышленной автоматизации

Промышленный ландшафт с появлением коллаборативных роботов заметно трансформируется. 

О том, как эти машины, разработанные для работы вместе с людьми, выходят за пределы простой автоматизации и превращаются в интеллектуальных товарищей по команде, рассказывают специалисты производственно-инжиниринговой компании «Металворк». 

Что такое коллаборативный робот

Коллаборативный робот, также известный как кобот, – это промышленный робот, который может безопасно работать в общем с людьми пространстве. 

Достижения в области мобильных технологий, искусственного интеллекта, машинного зрения, когнитивных вычислений и сенсорных технологий позволяют небольшим маломощным роботам осознавать свое окружение и безопасно выполнять различные типы задач в непосредственной близости от людей-работников.

Безопасность превыше всего

Что делает кобота безопасным? В отличие от промышленных роботов, которые часто ограничены защитными клетками и могут работать только над заранее запрограммированными задачами, коллаборативные роботизированные системы разработаны для безопасной работы в непосредственной близости от операторов-людей. 

Коботы оснащены программно-управляемыми датчиками, которые позволяют им обнаруживать объекты, людей и потенциальные столкновения. Программное обеспечение отслеживает каждое движение кобота и немедленно отключает его, если обнаруживает что-то неожиданное. 

Большинство промышленных коботов – это механизмы с ограничением мощности и силы. В случае неожиданного столкновения их встроенные датчики определяют, что применяется ненормальная сила и, чтобы предотвратить несчастные случаи и травмы, заставляют кобота либо замедлиться, либо прекратить работу. 

У них могут быть дополнительные методы минимизации опасностей в виде датчиков крутящего момента, лазерных сканеров, видеонаблюдения,  светодиодной и звуковой обратной связи, а также систем распознавания образов на основе машинного обучения.

Типы коботов

Согласно стандарту ISO 10218 Международной организации по стандартизации, существуют следующие четыре типа коботов.

• Ограниченные по мощности и силе.

Созданные для снижения риска получения травм рабочим персоналом, эти коботы ограничены в силе. 

Поскольку они предназначены для работы рядом с людьми без дополнительных мер безопасности, то, как правило, они имеют закругленные углы, и у них нет острых краев. Безопасность человека повышается еще и за счет отсутствия двигателей или точек защемления, где человек или часть его тела могут застрять. 

Благодаря встроенным интеллектуальным датчикам столкновений, эти коллаборативные роботы автоматически прекращают работу при контакте с человеком-коллегой. Они, как правило, более гибкие, но также меньше, медленнее и менее мощные, чем обычные роботы.

• Контролирующие остановку с рейтингом безопасности.

Эти коботы используют датчики для обнаружения присутствия людей и автоматически прекращают работу, когда работник входит в заранее определенную зону. 

Работники-люди могут возобновить работу кобота одним нажатием кнопки. Такие механизмы идеально подходят для промышленных задач, требующих помощи с небольшим участием человека.

• С ручным управлением.

Этот тип коботов позволяет операторам физически направлять их. Например, программист может показать механизму, как выполнять задачи, направляя его рукой. 

С помощью этой функции можно легко перепрограммировать кобота без необходимости менять программное обеспечение. Коллаборативные роботы с ручным управлением имеют короткий цикл обучения, что сокращает время простоя.

• С мониторингом скорости и разделения.

Эти коботы, для поддержания безопасного расстояния от рабочих-людей, используют датчики. 

Например, система машинного зрения непрерывно отслеживает две свои рабочие зоны – зону предупреждения и зону остановки. Когда она замечает движение в непосредственной близости от зоны предупреждения, система зрения кобота замедляет его до безопасной скорости.

Кобот немедленно прекращает работу, когда человек входит в зону остановки, и возобновляет ее, как только человек покидает эту зону.

Разница между коботом и промышленным роботом

Промышленные роботы и коботы имеют много сходств, но и некоторые уникальные особенности. Промышленные роботы предназначены для самостоятельной работы, в то время как коботы спроектированы для сотрудничества с людьми. 

В отличие от промышленных роботов, которые созданы для быстрого и точного выполнения повторяющихся задач, коботы оснащены различными датчиками и функциями безопасности, которые не угрожают людям. 

Конструкция кобота более легкая и гибкая, чем у традиционных промышленных роботов, которые, как правило, крупнее и мощнее коботов. Коботы часто используются для таких несложных задач, как сборка, упаковка и контроль качества.

Промышленные роботы обычно предназначены для выполнения определенных задач в высокоструктурированной, автоматизированной среде. 

В отличие от коботов, промышленные роботы обычно изолируются, чтобы исключить возможность проникновения людей в их рабочее пространство. Большинство промышленных роботов автономны, велики и дороги. Для небольших предприятий эффективней коботы с их гибкостью.

Другим препятствием для принятия промышленных роботов является чисто культурный страх перед тем, что эти «монстры» доминируют на рабочем месте и заменяют людей, лишая их работы. Коботы же устраняют этот страх, дополняя возможности человека-работника, не занимая его место. Во многих случаях кобот просто предоставляет работнику дополнительную пару рук. 

Варианты использования коллаборативных роботов

• Сборка. Коботы используются во время точных и повторяющихся процессов сборки: завинчивания, подгонки и вставки деталей.
• Дозирование. Используя датчики крутящего момента, коботы могут применяться для таких проектов по дозированию, как склеивание, герметизация и покраска. Это помогает сократить отходы и повысить точность дозирования.
• Отделка. Благодаря контролю усилия, который автоматически подстраивается под требуемое, коботы обеспечивают равномерную полировку, шлифовку и полировку материалов.
• Обслуживание станков. Коботы используются для обслуживания числовых программных контроллеров, литья под давлением и внутрисхемного тестирования, при котором каждый компонент на предмет повреждений проверяется индивидуально. 

Прогнозы, перспективы, статистика

В отчете за 2023 год World Robotics зафиксировано 4 281 585 единиц, работающих на заводах по всему миру. 

Годовой объем установок превысил полмиллиона единиц третий год подряд. По регионам 70% всех новых развернутых роботов были установлены в Азии, 17% в Европе (с учетом России) и 10% в США.

Ожидается, что рынок коллаборативных роботов в 2028 году вырастет до 9,41 млрд долларов при совокупном годовом темпе роста на 29,9%. 

Такой прогноз обусловлен потребностями автомобильной промышленности, ростом электронной коммерции и логистики, а также растущей урбанизацией. Движущей силой роботизации в развитых странах, и России в том числе, также является нехватка рабочей силы.