Термин «Industrie 4.0» впервые был озвучен на промышленной выставке в 2011 году в Ганновере. Речь шла об одном из десяти стратегических проектов развития Германии по внедрению концепции умного производства (Smart Manufacturing): симбиоз автоматизированных систем, глобальной промышленной сети Интернета вещей и услуг (IoTS). Но само понятие гораздо шире одной страны – тренд развития систем автоматизации, роботизации и обмена данных, который должен вывести производства на новый уровень организации и управления каждого этапа выпускаемой продукции. Это должно стать Четвертой индустриальной революцией. И один из ключевых элементов – автономные роботы. Где уже используются автономные роботы и системы, и какие плюсы и минусы их использования.
Автономные роботы: что это такое
Под автономностью следует понимать не «освобождение» от шнура электропитания, а возможность совершать запрограммированный цикл действий, и (самое важное) корректировать его в зависимости от обстоятельств.
Они могут существенно различаться по размеру, функциональности, мобильности, ловкости, искусственному интеллекту и стоимости — от роботизированных средств автоматизации технологических процессов до летательных аппаратов с мощными возможностями захвата изображений и данных. Использование автономных роботов и линий позволит наладить 100% автономные системы, работающие без участия человека.
Виды автономных роботов и их применение
Интеграция производства и сетевых коммуникаций – главная цель Индустрии 4.0. Автономное оборудование позволяет собирать данные, анализировать их в реальном времени, и налаживать максимально эффективный процесс работы.
| Сфера использования | Функции |
|---|---|
| Сельское хозяйство | Устройства могут проводить анализ почвы, температуры, полива и регулировать их, для достижения наибольшей урожайности. |
| Промышленность | Станки способны создавать автономную конвейерную линию, анализировать собственный износ, совершенствоваться для выполнения новых задач. |
| Медицина | Интегрируются в систему распределения лекарств внутри медицинских учреждений. |
| Военная промышленность | Дроны-разведчики самостоятельно исследуют отдельные участки |
| Архитектура | Системы поддерживают нормальные условия для роста растений в мегаполисах |
| Логистика и склады | Доставка грузов, перемещение стеллажей и паллет по складу без помощи грузчиков |
| Научные и исследовательские работы | Используются для анализа почв (в том числе и вне земных); для работы в опасных для человека условиях, например канализационные и ядерные установки. |
| Дом | Уборка, мойка окон, уход за растениями |
Автономные роботы, как и люди, способны принимать собственные решения, но если в случае человека используются органы чувств, то для восприятия окружающей среды роботом, необходимы датчики и дополнительные технологии. В качестве таких помощников выступают лазеры, сканеры, микрофоны, камеры, радары и лидары. Они в сочетании с соответствующим ПО способны идентифицировать и классифицировать объекты, свое местоположение, окружающую температуры и многое другое, и в зависимости от собранной информации, принимать соответствующие действия.
Популярный пылесос Roomba, который, кстати, тоже является автономным роботом, в своей работе использует инфракрасные или ультразвуковые датчики – считаются одними из самых простых. Но его тоже можно оставлять для выполнения работы, а именно уборки, и не контролировать процесс.
Более продвинутые устройства оснащены сложным программным обеспечением с ИИ, которое позволяет подключаться к Интернету и проходить обучение. Такие устройства получили название адаптивные или интеллектуальные роботы. Одним из примеров самообучающихся моделей являются робо-питомцы Aibo, которые подстраиваются под условия, в которых им предстоит находиться, и учиться новым навыкам.
Где уже используются автономные роботы?
Стратегии и планы развития робо-систем всегда выглядят красочно и функционально, но чего уже удалось достичь: несколько реальных примеров.
Начнем с устройств для дома:
- роботы-пылесосы способны запоминать периметр, на котором будут проводиться работы; препятствия, встреч с которыми необходимо будет избегать, а также график.
- газонокосилки. Также могут строить карту, используя GPS, в границах которой будут перемещаться, самостоятельно контролировать высоту травы.
- мойщики окон не ограничиваются только стеклянными поверхностями и справляются с чисткой зеркал, плитки, натяжных потолков.
В связи с увеличением численности населения Земли и повышении спроса на продукты питания, росте затрат, и при этом сокращении численности желающих работать в сельском хозяйстве, интерес отрасли к автономным роботам с каждым годом все выше. Уже сегодня используются десятки разных устройств. Например, Ecorobotix (имеет вид стола), при помощи колес и солнечной энергии передвигается в поле и борется с сорняками при помощи специальных датчиков (выдвижной опрыскиватель обрабатывает их гербицидами). Это позволяет в разы сократить использование химикатов, и при этом защитить растения.
Rowbot — устройство, которое помогает анализировать количество азота в почве. Если это необходимо — вносит удобрение. Это помогает повысить урожайность с полей кукурузы.
Что касается медицины, то автономность роботов и технологии (ИИ) — смогут помочь в решении множества проблем со здоровьем, и речь идет не только о роботах-компаньонах, которые способны развлечь в больничных палатах, или медицинских курьерах, во время доставляющих лекарство.
Био-инженеры Бостонской детской больницы в 2019 году продемонстрировали прототип автономного робота-катетера, который может самостоятельно находить путь к клапану сердца, и, используя алгоритмы машинного обучения, восстанавливать нормальную работу органа.
Т.к. Индустрия 4.0 – мировой тренд, то ведущие бренды не отстают от прогресса и создают свои автономные устройства.
| Бренд | Технология | Функции |
|---|---|---|
| Daimler AG | Автономная линия | Автоконцерн создал производственную линию, которая в зависимости от пожеланий клиента, может менять конфигурацию продукции |
| Fanuc | Машинное обучение | Обучение «проходит» не один робот, а вся линия, что позволяет снизить время простоя. |
| Coca-Cola | Freestyle | Автоматы для продажи напитков с разными наполнениями на вкус покупателя |
| Virginia Tech | Cyro | Робот-медуза необходим для исследования подводного мира, обнаружения нефтяных пятен и их ликвидации, мониторинга воды, и даже военной разведки (именно военные занимались финансированием проекта) |
Плюсы и минусы автономных роботов
На сегодняшний день представлено лишь небольшое количество действительно автономных роботов, другие, как например вариант Coca-Cola, являются интересным маркетинговым ходом, или не могут полностью отойти от управления человеком, как в случае с мойщиком окон.
Но, тем не менее, с каждым годом технологии и устройства становятся все более совершенными и автономным. Сейчас на роботизированных плечах лежит большой фронт производственных работ, что позволяет сокращать производственные издержки и повышать качество продукции, а это уже не мало.
