Публикации

Реальная фантастика

16.08.2019 НЕФТЕХИМИЯ РФ

Статья

Однажды некто Россум открыл химическое соединение, которое имело все качества живой материи. Из этого вещества была сделана наделенная интеллектом машина. Так чешский писатель Карел Чапек в книге «Р.У.Р.» описывает создание человекоподобного робота. Это произведение 1921 года предсказало будущее и даже подарило миру само понятие «робот». Происходит оно от чешского слова robota, что в дословном переводе означает вовсе не обычную работу, а каторжный труд. 

Два фронта: как классифицируют роботов

Сделать машину, которая будет выполнять трудную и даже опасную работу – давняя мечта человека. Еще в мифах Древней Греции говорится о медном великане Талосе – страже царя Миноса с острова Крит. 

Люди не только сочиняли, но и действовали. Например, в трудах изобретателя Филона Византийского, жившего в III веке до н. э., описан автомат-служанка, наливавший вино. Но несмотря на то, что конструировать «умные» машины пытался даже такой гений, как Леонардо да Винчи, вплоть до конца XX века все разработки были весьма далеки от желае­мого. В современном понимании их роботами даже с натяжкой нельзя назвать. 

фото операции

Эксперты Сбербанка в аналитическом обзоре мирового рынка робототехники указывают, что сегодня роботы должны характеризоваться тремя базовыми свойствами. Во-первых, используя сенсоры, чувствовать окружающий мир. Во-вторых, обрабатывать полученную информацию, создавая и адаптируя модель своего поведения. И, наконец, действовать, изменяя окружающий мир.

Яркий пример такого робота – гиноид по имени София, созданный китайской фирмой Hanson Robotics. Это, кстати, первый робот в истории человечества получивший гражданство (София является подданной Саудовской Аравии). 

Обладая искусственным интеллектом, гиноид дает интервью, участвует в дискуссиях, встречается с бизнесменами и политиками, а может также быть компаньоном или сиделкой. София умеет говорить на множестве языков, включая русский, – она освоила его благодаря ученым из Новосибирского академгородка.

Реалистичный облик Софии – девушки с лицом актрисы Одри Хепберн – лишь «оболочка», желательная, но необязательная. Чтобы выполнять требуемые условия «чувствовать – понимать – действовать», машина может выглядеть как угодно. Важнее то, для чего она создана.

София – сервисный робот. Это весьма многочисленная группа, включающая в себя профессиональных (то есть используемых для работы) и персональных роботов. Их общее свойство – они действуют вне производственного цеха: там царят промышленные роботы. 

фото операции

Гиноид София

Промышленные роботы: в режиме 24/7

В последние годы темп роста сегмента был в разы выше, чем мирового ВВП: 12% против менее 4% соответственно. Только в 2017 году, по оценке International Federation of Robotics (IFR), продажи составили 340 тыс. штук. Это исторический рекорд. Правда, как и в спорте, он недолговечен. По прогнозу IFR, в конце десятилетия ежегодно будет устанавливаться почти полмиллиона таких устройств, а их общее число превысит 3 млн. «Труд машин становится все дешевле: 24/7, без перерывов на обед, отпуск, болезнь. Роботы не делают ошибок, которые может совершить даже опытный специалист», – объясняет президент Национальной ассоциации участников рынка робототехники Виталий Недельский.

Главный потребитель, по его словам, обрабатывающая промышленность, безоговорочный лидер – автопром. С этой индустрии и началась история промышленных роботов: в 1961 году на заводе General Motors в Трентоне компания Unimation установила первую «умную» машину. Тогда она умела лишь захватывать раскаленные детали, опускала их в охлаждающую жидкость, после чего клала на конвейер. Сейчас роботы также умеют паять, обрабатывать и окрашивать детали, занимаются сборкой. 

Поразительными стали и физические показатели «умных» машин. Например, робот M-2000iA/1700L японской FANUC способен поднимать груз весом до 1,7 т, а зона его досягаемости может достигать 6,2 м. Но есть и «малыши»: та же FANUC выпускает робота ABB IRB 120, который весит всего 25 кг. Его рабочая зона составляет до 58 см, причем он может управляться с миниатюрными деталями. 

фото операции

Японский робот FANUC

Коботы: тандем с человеком

Актуальный тренд – промышленные роботы, которые могут работать в тесном контакте с человеком, расширяя его возможности. Пионером здесь опять же была General Motors – еще в 1990-х компания заявила о планах по внедрению роботов, способных к тандему с рабочим на предприятии для эффективного выявления дефектов и сборки сложных узлов. Обычным промышленным роботам это было не под силу. Вскоре в цехах компании «трудоустроились» Intelligent Assist Device – машины-ассистенты. Правда, полноценными участниками производственного процесса их назвать было сложно: все действия строго контролировались человеком.

Первые самостоятельные устройства, так называемые коллаборативные роботы, или коботы, появились в 2008 году – их создала датская Universal Robots. Теперь коботы могут работать рядом с человеком, не создавая для него опасности за счет специальных датчиков и камер. До полного взаимопонимания еще далеко (см. интервью с Альбертом Ефимовым, руководителем Лаборатории робототехники Сбербанка, на стр. 14), однако работа в этом направлении уже идет, в том числе и в России. 

Коботы пользуются все большей популярнос­тью. По оценке Barclays Research, число таких машин ежегодно удваивается. Ожидается, что к концу 2020 года по всему миру их будет уже свыше 150 тыс. Интересных проектов становится все больше, один из них создан в Беларуси. Виктор Хаменок, основатель компании Rozum Robotics, начинал с антропоморф­ного робота, что весьма типично для многих разработчиков, стремящихся воплотить в жизнь свои самые смелые мечты. Однако созданный им робот, хоть и был похож на человека, мог выполнять крайне небольшое число операций: лишь держал в руках маркер и пытался рисовать. Зато потом был создан кобот PULSE – роботизированная рука для высокоточных операций. Это устройство, как надеются разработчики, сможет составить конкуренцию даже продуктам Universal Robots.

фото операции

Робот, который занимается поиском людей под завалами

Логистические системы: окупить за три года

В численном выражении сервисных роботов намного больше, чем промышленных. Только в 2016 году в мире было продано 6,7 млн «умных» машин для персонального использования (в основном это пылесосы и игрушки), тогда как промышленных – несколько сотен тысяч. Однако в денежном выражении сервисному сегменту пока что далеко до промышленного. Два этих рынка оцениваются в 7,3 и 40 млрд долл. в год соответственно. 

Впрочем, картина может измениться. «Сервисные роботы расширяют масштаб использования «умных» машин, в том числе за счет малого и среднего бизнеса, который раньше просто не мог себе этого позволить», – говорит президент Национальной ассоциации участников рынка робототехники Виталий Недельский.

Одно из наиболее массовых направлений на рынке сервисной техники – логистические системы. В их задачу входит управление потоком товаров, перевозкой, обработкой и упаковкой. Первый такой робот HelpMate появился в 1984 году (разработка американской компании Transitions Research Corporation). Эти машины умели автономно перемещаться по госпиталям, заменяя собой курьеров, а также частично взяв на себя обязанности медперсонала: переносили карты и даже раздавали больным лекарства.  

Сегодня логистические системы намного сложнее. Несколько лет назад в интернете появилось видео, ставшее вирусным. На нем показано, как трудятся роботы Hikvision. Этими машинами китайская компания Shentong Express на 100% заменила работников склада. По оценке IFR, если складские роботы будут работать 24 часа в сутки, то срок окупаемости инвестиций составляет всего два-три года. 

Другой популярный сегмент – беспилотники для доставки товаров. Первым, кто воспользовался такими роботами, был интернет-магазин Amazon. Сегодня в его логистическом центре практически нет людей – фотографии выглядят даже немного пугающе.

Роботы, которые умеют доставлять товары, еще далеки от идеала, поэтому в автономное «плавание» их еще никто не отправляет. Кроме того, это высококонкурентный рынок, ведь надо бороться не только с другими «умными» машинами, но и с обычными курьерами, услуги которых обычно стоят недорого. 

Но появляется все больше решений на стыке разных секторов. Например, конструктор квадрокоптера «Клевер», который изготавливается из карбона, поликарбоната и PLA-пластика. «Идея в том, – рассказывает автор проекта, глава компании COEX Олег Понфиленок, – что робота пользователь собирает сам, программирует его на управляемый или автономный полет, модифицирует и потом только запускает в воздух». Таким образом, такой коптер может не только доставить груз, но и научить человека «дружить» с роботом. Коптер – понятный для любого новичка формат «умной» машины, а потому он пользуется спросом, уверяет разработчик.

Вызов десятилетия

Science Robotics составил список актуальных вызовов для робототехники. Под №1 в нем значатся «новые материалы и способы производства». Дело не только в том, что развитие современной робототехники невозможно без появления материалов, позволяющих воплотить в жизнь идеи конструкторов, но и в том, что полимеры и композиты позволяют находить принципиально новые решения. Журнал «Нефтехимия РФ» представляет топ-5 таких изобретений.

1. Аппарат Airic’s arm, разработанный немецкой фирмой Festo, внешне напоминает руку, которая по разнообразию движений мало чем уступает человеческой. Секрет в Fluidic Muscle, или «жидкостных мускулах». Это эластомерные шланги, армированные ромбической сеткой из арамидных волокон. В движение «мышцы» приводит сжатый воздух, при подаче которого шланги расширяются, а их длина сокращается.

2. Созданный китайской фирмой Hanson Robotics гиноид София поражает не только силой искусственного интеллекта, но и внешним видом. У робота лицо молодой женщины с очень выразительной мимикой. Такие возможности дает материал Frubber (flesh rubber) – губчатый эластомер, в котором применяются липид-бислойные нанотехнологии. «С помощью Frubber удалось воспроизвести клеточную структуру мышц и кожи человека вплоть до пор», – говорит основатель Hanson Robotics Дэвид Хансон.

3. Еще в 2014 году сотрудники гарвардского Института Висса создали робота-оригами, который может самостоятельно переходить из плоской формы в объемную. Трансформацию обеспечивают полимеры с памятью формы, в которые встроены специальные приводы. Сфера применения таких материалов расширяется. Например, в мае этого года ученые из Швейцарии и США представили робота-пловца. Плавники, выполненные из полимеров с памятью формы, реагируют на температуру воды, заставляя машину грести.

4. Изготовить легкий, но прочный экзоскелет без форм для литья становится проще. Такие возможности дает Anisoprint Composer – разработанный российскими инженерами из «Карфидов Лаб» и «Анизопринт» 3D-принтер. Инновационность устройства в том, что в процессе печати в полимер добавляется непрерывное армирующее волокно из углерода. В результате деталь по прочности вдвое превосходит алюминий и в 20–25 раз чистые полимеры. «Разработка позволяет заменить металлы композитами там, где раньше это было невозможно», – говорит гендиректор «Анизопринт» Федор Антонов.

5. Складывать и упаковывать фрукты и овощи, работать со свежей выпечкой – сферы, недоступные прежде роботам. Однако в 2015 году английская Soft Robotics выпустила машины, клещи которых изготовлены из полимеров. «В них нет датчиков силы, не проводятся сложные расчеты. Манипуляторы просто берут предмет», – говорит глава компании Карл Воз.

Подписаться на рассылку

Подписаться на рассылку

Будьте в курсе последних новостей промышленного дизайна.

Вы подписались на наши публикации

Раз в неделю мы будем присылать вам новости о наших новых работах и исследованиях, размышления о трендах и тенденциях в промышленном дизайне, о новых технологиях и правовых аспектах проектирования и разработки в России и за рубежом.

Перейти на главную