Робототехника

Технологии производства роботов стали значительно более доступными, что вызвало новый всплеск интереса к робототехнике. Использование умных машин поможет эффективно решать сложные задачи в разных отраслях экономики — от промышленности и логистики до медицины и туризма.

Что меняется в отрасли?

Первым делом роботизация приходит в промышленность —

робототехнические комплексы нового поколения могут настраиваться на нужные задачи и обучаться по ходу работы. В России первый полностью роботизированный завод сейчас строит группа компаний «Черкизово», на одном уровне с высокотехнологичными европейскими предприятиями сейчас находятся Челябинский трубопрокатный завод (ЧТПЗ), станкостроительный завод DMG MORI в Ульяновске, завод экскаваторов Hitachi в Тверской области и многие другие. Автоматические решения появляются и в сельском хозяйстве — роботы смешивают и раздают корма животным, борются с сорняками, собирают информацию о состоянии почв и делают многое другое. В рамках ведомственной целевой программы в Калужской области как строятся новые роботизированные фермы, так и модернизируются существующие фермерские хозяйства.

Высокотехнологичное оборудование на машиностроительных заводах становится все более модульным и распределенным, чтобы можно было гибко перенастраивать производство под новые запросы. Работникам таких заводов требуется знание ИТ и умение эффективно работать в команде с машинами, распределяя обязанности. «Смешанные коллективы» появляются и в логистике — внедрение роботов на складах Amazon, вопреки ожиданиям, не привело к сокращению штата, но работникам складов пришлось осваивать новые умения. Постепенно автоматы осваивают новые навыки, так что машиностроительные заводы все больше будут действовать по принципу «роботы делают роботов».

Параллельно идет поиск решений, удешевляющих производство роботов, в том числе создание новых материалов и технологий, которые позволяют умным машинам двигаться более ловко и точно. Впечатляющих успехов в этой области достигла американская инженерная компания Boston Dynamics, чьи роботы умеют прыгать на высоту до 9 метров, карабкаться по стенам и деревьям и даже кувыркаться через голову. Несмотря на то, что человеческие мышцы все еще остаются непревзойденными по прочности, гибкости и выносливости (не говоря уже о нашей способности к координации движений), ученые по всему миру ищут технические решения, сопоставимые по эффективности. Соответственно, растет спрос на специалистов по бионике, умеющих учиться инженерным решениям у природы. Еще одно актуальное направление — разработка экзоскелетов, позволяющих усиливать возможности человеческих мышц с помощью механизмов и компенсировать ограниченные двигательные возможности.

Параллельно с трендом некоторой «киборгизации» человека и развития его навыков общения с ИИ развивается и обратная тенденция: роботов делают такими, чтобы человеку было комфортнее работать с ними в команде. Так называемые «коботы» — коллаборативные роботы — оснащены специальными датчиками, которые фиксируют положение человека в пространстве по отношению к роботу, и машина настроена действовать так, чтобы не причинить человеку вреда. При этом она берет на себя скучную (например, сгибание проволоки) или травмоопасную (например, перемещение горячих металлических деталей) работу. По прогнозу Transparency Market Research, мировой рынок этих устройств будет расти на 30% в год— потому что они не только более безопасны и не конкурируют с людьми, при этом сильно увеличивая производительность, но и заметно компактнее и дешевле в изготовлении (потому что им нужно менее сложное программирование, чем для полностью автоматических промышленных машин). А еще их можно брать в аренду — например, компания Hirebotics уже одалживает своих роботов за плату.

Следующим шагом после настраивания командной работы людей и машин становится формирование команд целиком из роботов. С помощью «интернета вещей» они смогут коммуницировать и координировать свои действия. Для групповой робототехники ученые хотят использовать эффект эмерджентности поведения, который встречается у мух, муравьев и других социальных насекомых: простые индивидуальные настройки каждого участника роя могут давать в сумме сложное поведение. Такая роботизированная система будет более адаптивной и устойчивой, чем система, где все роботы функционируют по одному плану. Правда, пока такие алгоритмы применяются в основном к небольшим роботам («умный рой»).

Примеры задач будущего

• Внедрение и обслуживание автоматических решений на предприятиях и в сельском хозяйстве
• Разработка гибких производственных алгоритмов, координирующих действия человека и машины
• Разработка алгоритмов, координирующих коммуникацию роботов между собой и их совместные действия
• Поиск и доработка технологических решений, делающих роботов более дешевыми в производстве и эффективными (использование новых материалов, искусственные мышцы и т. д.)
• Разработка экзоскелетов, позволяющих объединить сильные стороны человека и машины