Сотрудничество человека и робота

За последние 20 лет производственная среда резко изменилась. Рост внутренней и международной конкуренции заставляет рынок искать новые и улучшенные способы повышения качества и производительности, сохраняя при этом достигнутый уровень гибкости в цехах. Одной из главных тенденций является сотрудничество человека и робота. Одна из вещей, о которых мы больше всего слышим от производителей, это необходимость гибкости, особенно в связи с наличием на рынке множества продуктов с широкими возможностями выбора, сказал Патрик Собальварро, генеральный директор и соучредитель Veo Robotics, Массачусетс. Собальварро привел пример холодильника, который можно приобрести со всевозможными конфигурациями. Конструкция такого холодильника может включать в себя экран спереди, льдогенератор, различные поверхностные покрытия. И такой холодильник может быть протюнингован на заказ. Эта настраиваемая производственная среда создает потребность в гибкости со стороны производителя, пояснил он. В то же время полная автоматизация невозможна.

Стоимость полной автоматизации процесса настолько высока, что многие производители действительно не могут амортизировать этот шаг при производстве деталей. По-прежнему нужны работники станочного производства, труд которых, конечно, имеет множество преимуществ с точки зрения возможности обеспечения качества. Высококвалифицированные станочники обладают всей той ловкостью, которую сегодня невозможно воспроизвести механически.

Однако есть области, в которых объединение усилий роботов и людей имеет смысл. Собальварро приводит пример повторяющихся задач, которые и имеет смысл автоматизировать. В данной связи можно говорить об автоматическом удаление произведенных компонентов из зоны их промежуточного сосредоточения. Тогда люди могли бы выполнять те задачи, которые за них не выполнит никто. Это и есть оптимизация использования ресурсов.

На самом деле погрузочно-разгрузочные работы не увеличивают общую ценность и, как правило, создают работникам проблемы безопасности и эргономичности. Именно в этих случаях, на этих или схожих этапах процесса мы можем использовать робот для выполнения этих задач, сказал Собальварро. Но человеческий ресурс все еще используется для выполнения дополнительных этапов обработки.

Итак, мы позволяем людям и роботам работать совместно, и это дает производителю лучшее из обоих миров. Мира операторов и мира обслуживаемых ими машин. Проще говоря, система FreeMove разработана конструкторами Veo с целью вооружения промышленных роботов зрением и сознанием.

Например, если возникает та или иная проблема эксплуатации штамповочного пресса, находящегося внутри автоматизированной рабочей ячейки, для того, чтобы устранить неисправность, нужно найти человека с ключом от ячейки, подождать, пока он ее откроет, и лишь только тогда войти внутрь.

В зависимости от причины сбоя ее ликвидация может занять несколько минут или даже большее время. Как только робот вновь готов к работе, человек закрывает ячейку, удостоверяется в том, что в рабочей зоне никого нет, после чего перезапускает оборудование. Все это может быть очень трудоемким.

В Veo Robotics большую часть проектирования и конструирования составляет разработка программного обеспечения. Система функционирует с использованием расширенного компьютерного зрения и трехмерного зондирования для восприятия защищенной среды вокруг робота.

Она должна видеть и понимать весь объем рабочей камеры, знать, где находятся заготовки и готовые детали, где находится оборудование, где находится робот, а также где может или не может находиться человек. Она также определяет места, которых она не может увидеть, сказал Собальварро.

Предположим, что в рабочей ячейке есть, например, стол. По той или иной причине в какой-то момент кто-то может оказаться под этим столом. Это также должно отслеживаться. Система знает о возможных препятствиях в рабочем пространстве и их местах, о возможности столкновений при движении робота.

Неподвижные препятствия создают тени. Того, что попадает в такую тень, не видно ни одному из датчиков. Поэтому нужно отслеживать эту информацию на случай, если в каком-либо из таких мест окажется человек. Мы не можем позволить роботу двигаться так, чтобы он мог столкнуться с человеком или частью внутреннего пространства ячейки.

Компания производит собственные трехмерные датчики для работы на автопилоте и компьютеры на платформе обработки, чтобы гарантировать, что вся система сертифицирована по безопасности. Для Veo безопасность является ключевым фактором, ибо лишь тогда и только тогда возможна вся система. На обеспечение безопасности и идет львиная доля рабочего времени создателей систем Veo.

Чтобы сделать робота безопасным для взаимодействия с людьми, во многих случаях используется ограничение мощности и силы. Если робот движется достаточно медленно и мало весит, он может сразу зафиксировать свое столкновение с человеком. Это может быть фактором безопасности, но все зависит от того, что несет робот.

Например, если робот используется на стадии удаления заусенцев, он будет нести острые куски металла. Если острый предмет столкнется с человеком, это может быть очень опасно. В подобных случаях ограничение мощности и силы не является безопасным вариантом. Мы придерживаемся другого подхода, который позволяет нам обезопасить большие роботы, сказал Собальварро.

Восприятие трехмерного пространства вокруг робота осуществляется безопасным способом, с использованием системы обзора, при этом элементы классифицируются по всему объему рабочего пространства. Затем робот подключается непосредственно к контроллеру, который контролирует скорость робота. Так гарантируется безопасность состояния робота к тому времени, когда человек может приблизиться к нему.

Система Veo построена в соответствии со стандартами функциональной безопасности ISO 13849 и должна быть сертифицирована для включения в совместную рабочую ячейку по ISO 15066. Подход, который мы используем, насчитывает много элементов, сказал Собальварро. Все, что относится к собственно оборудованию, является двухканально резервированным и отказоустойчивым.

По этой причине нам пришлось создать собственную сенсорную и вычислительную платформу. Система датчиков имеет два датчика времени движения, результаты которых сравниваются на предмет согласованности. Движок имеет две материнские платы, которые независимо выполняют вычисления.

Наконец, есть еще один процессор, который является процессором безопасности и сравнивает производительность этих двух независимых компьютерных движков. Он также выполняет мониторинг работоспособности датчиков и остальной части системы. Таким образом, мы гарантируем, что наше оборудование является отказоустойчивым.