Наша страна в самом хвосте мирового рейтинга роботизации промышленности. Компании не торопятся автоматизировать производство и в итоге проигрывают: их продукция хуже по качеству и дороже, чем у конкурентов. Робот может трудиться в три смены без отдыха, заменить человека в атомном реакторе, и ему не нужны отопление и свет. Команда доцента Института робототехники Университета Иннополис Александра Климчика создает роботов, которые умеют сами передвигаться, строить собственные карты местности и договариваться друг с другом. Климчик рассказал «Хайтеку» о том, где можно встретить робота, почему их делают похожими на людей и почему роботы еще не скоро устроятся на работу.
Находится в Университете Иннополис. В нем разрабатывают автономных роботов и исследуют их взаимодействие с человеком.
Центр сотрудничает с компанией «Андроидная техника», «ЛЕД Микросенсор НТ», КАМАЗом и другими компаниями. Ведет собственные разработки компонентов антропоморфных роботов. Центр развития робототехники решает две задачи: разработка кейсов для промышленности в виде адаптации разработок для конкретного проекта, и создание новых платформ и новых робототехнических решений на перспективу — эти проекты занимают достаточно много времени.
Центр берет на работу людей с техническим образованием: инженеров, научных сотрудников, инженеров-исследователей. Хотя для некоторых задач могут понадобиться и биологи для погружения в медицинскую робототехнику. Кадры набирают из лучших выпускников Университета Иннополис и ищут среди высококвалифицированных специалистов по всей России, лично приглашая их на работу в центр.
Как сейчас развивается и применяется робототехника в России?
Больше всего на слуху — это разработки по доставке грузов дронами. Также на пике складская логистика, где мобильный робот доставляет товар внутри помещения, знает, где его взять и куда нужно поставить.
Сейчас начинают применяться различные промоботы, которые что-то рекламируют, ведут диалог с человеком. Их ставят в торговых центрах и на ресепшене. Они способны заменить человека и привлечь внимание за счет вау-эффекта. Очень активно взаимодействуют с роботами дети. Но мы отстаем. Таких роботов я уже пять лет назад видел в гипермаркетах во Франции. Сейчас компания «Промобот» поставляет похожих роботов в гипермаркеты «Лента».
Вы видите, чтобы в нашей стране развивалась промышленная робототехника?
К сожалению, сегодня в России есть большая проблема с роботизацией производства. По индексу роботизации промышленности НАУРР мы находимся в самом хвосте мирового рейтинга. Многие предприятия просто не готовы к роботизации, в первую очередь из-за дешевой рабочей силы, хотя суммарно роботы для предприятия намного выгоднее. А еще они не понимают, что им даст роботизация и какие у нее основные преимущества. И это — не себестоимость, а качество продукции и ее сертификация по другим нормативам, возможность выхода на западные рынки.
Это в принципе понятно. Но какие роботы сейчас применяются в промышленности и что именно разрабатываете вы?
Чаще всего в промышленности работают классические промышленные роботы «Кука» и «Фанук». Есть небольшие компании, которые пытаются разрабатывать в России своих роботов. Мы занимаемся разработкой, но пока до какого-то коммерческого образца, который можно внедрить, еще далеко. У конкурентов роботы работают уже более 25 лет: у них уже история есть, уже все отработано. Поэтому им проще выходить со своими продуктами к конкретному потребителю, даже несмотря на то что они предлагают более высокие цены. Мы не хотим догонять тех, кто давно впереди, а сосредоточимся на качественно новых продуктах.
Промышленный робот производства одноименной компании Kuka Robotics. Первый робот был создан в 1973 году. Главным образом они используются для обработки материалов, погрузки и разгрузки машин, паллетирования, точечной сварки и сварки в среде защитных газов на производствах GM, Chrysler, Ford, Porsche, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Volkswagen, Ferrari, Harley-Davidson, Boeing, Siemens, STIHL, IKEA, Swarovski, Wal-Mart, Nestlé, Budweiser, BSN medical, а также Coca-Cola.
В России более 250 роботов этой компании заняты на АвтоВАЗе. Kuka Robotics придумала и Robocoaster — первого робота для перемещения людей, используемого в том числе в парках развлечений.
Компания, разрабатывающая в том числе промышленных роботов. Изделия компании используется такими производителями, как Apple, Boeing, Coca-Cola, Вимм-Билль-Данн, Toyota, General Motors, Volkswagen, Honda, BMW, Ford, Chrysler, Mitsubishi и др. Первый робот Fanuc был разработан и поставлен на производство в 1974 году.
Хорошо, а тогда что разрабатывает именно ваш центр?
Сейчас мы ведем пять проектов.
Первый — с компанией «Андроидная техника». Мы дорабатываем систему управления для их антропоморфного робота. Хотим сделать его полностью автономным: чтобы он мог самостоятельно перемещаться, распознавать, где он находится, выполнять конкретные задачи, строить карты. Второй модуль этого проекта — работа с двигательной системой робота. Будем делать элементную базу, превратив ее в передовую, используем новые типы приводов, в том числе приводы с переменной жесткостью. Они повысят проходимость, энергоэффективность и скорость движения за счет более быстрого гашения колебаний в момент контакта робота с землей.
Второй проект с КАМАЗом. Мы разрабатываем быстросъемный модуль для автономного КАМАЗа. Модуль будет состоять из двух частей. Нижний ярус — это сенсорика и компьютер, который подключается к самому КАМАЗу и делает его автономным. Верхний ярус — это беспилотник, который в случае необходимости взлетает, показывает карту местности и прокладывает оптимальный путь для КАМАЗа в заданную точку, учитывая все неровности.
С питерской компанией «Лед Микросенсор»: они изготавливают сенсоры-газоанализаторы, а мы делаем для них решение на базе дронов для сбора информации о загрязнении газом на замкнутой территории. Наша задача — повесить этот сенсор на дрон и облететь территорию, предоставить информацию по уровню загрязнения оператору, чтобы он принял решение, нужно ли дополнительно что-то изучать либо принимать какие-то меры.
Следующий проект в компании «АркодимПро». Это казанская компания, которая разрабатывает свой робот-манипулятор с силомоментной обратной связью с использованием двойных энкодеров. Они позволят определить внешнее усилие и сделать робота пригодным для сборки и механообработки рядом с человеком.
Еще одно преимущество этого робота — полностью открытый контроллер. Мы сможем научить его тому, что разрабатывала моя группа за последние 10 лет. Обычные промышленные роботы — это закрытый черный ящик: мы можем только изменять входные воздействия. А здесь (в роботе «АркодимПро», — прим. «Хайтека») мы сможем записывать математические модели самого контроллера.
Еще один проект — это взаимодействие роботов с податливой средой. Мы разработали алгоритм, который позволяет определить, какое усилие приложено к роботу и где оно приложено. Когда говорю, какое усилие, подразумеваю природу, т.е. это человек, другой робот или препятствие. Роботу важно понять, что это, чтобы потом использовать различные алгоритмы реагирования на это усилие. Это может быть использовано где угодно: когда робот понимает, с чем имеет дело, он становится более самостоятельным в принятии решения.
Вы упомянули антропоморфных роботов. Зачем они нужны?
Антропоморфные роботы — это замена человека в опасной среде. Например, мы бы хотели убрать человека из атомных реакторов. Антропоморфный робот может выполнять операции в среде, где работает человек, так как у него та же кинематика, что и у человека. Он может эффективно выполнять задачи в данной среде. На сегодняшний момент большинство таких роботов управляются дистанционно. А мы пытаемся сделать робота полностью автономным, чтобы давать команды более высокого уровня и чтобы робот сам выполнял основные действия. Например, мы хотим попросить робота принести что-то, не указывая, где это, и только если он не справится, подсказать, где это найти.
Человекоподобность делает робота и самым сложным устройством, и наиболее универсальным. Он может выполнять сложные операции, он может перемещаться в той же среде, где человек. Если мы знаем, что не нужно подниматься по лестнице, то колесные роботы будут гораздо устойчивее и быстрее перемещаться. Но как только понадобится подняться по лестнице или переступить через порог — у колесного робота возникнут проблемы.
Зачастую достаточно просто одного манипулятора. А если мы хотим, чтобы он мог наращивать спектр задач, которые он может выполнять, тогда уже стоит делать его максимально похожим на человека.
Автономность — это самостоятельность в принятии решения?
Команды все-таки мы ему посылаем, а как ее выполнить, он решает сам. Допустим, мы поставили задачу, чтобы он прошел из одного помещения в другое. Но мы не ставим ограничения, как он будет туда добираться. Он может просто пройти в коридор и войти в соседнюю дверь, а если у него нет прямого прохода, ему нужно на три этажа вверх подняться, а потом на четыре вниз спуститься, — вот эти задачи он должен решать самостоятельно. Он будет использовать карту помещения, которую ему предоставят, либо где-то ее достанет. Мы можем ему дать предварительную рекомендацию, но, в конечном счете, не должны водить его за руку.
В роботе задействованы какие-то элементы искусственного интеллекта. Это алгоритмы, которые мы ему зашьем, машинное зрение, которое позволяет ему оценить, где он находится, картографирование, чтобы сориентировать себя на местности и ведение диалога с человеком.
Какая самая сложная задача в создании человекоподобного робота?
Технически наиболее сложная задача при создании робота — это его устойчивое движение. Если человек стоит на месте, то это кажется очень тривиальной задачей. Такая задача устойчивости не возникает ни в каких других роботах. У автомобильных роботов всегда 4 точки опоры, центр массы не меняется. У антропоморфного робота центр массы постоянно меняется. Когда он движется, у него остается одна точка опоры и нужно балансировать — рассчитывать динамическое равновесие, — чтобы он не упал.
Какими вы видите роботов через 5-10 лет? Где они заменят человека?
Внешне роботы останутся такими же, как сегодня. Но у них будет больше возможностей самостоятельного принятия решений, отработки сложных сценариев и безопасной работы рядом с человеком.