Кадр из кинофильма «Приключения Электроника»
Разработки в области робототехники — один из государственных приоритетов. Разбираемся, на какие ресурсы и поддержку может сегодня рассчитывать отечественная робототехника, с какими вызовами сталкивается отрасль и какие интересные разработки для промышленности и персонального использования были представлены в последнее время.
Содержание:
Еще в начале 2023 года Президент России Владимир Путин поручил утвердить федеральный проект по развитию отечественной робототехники. Проект включает меры господдержки внедрения промышленных роботов, в том числе — финансирование научно-исследовательских работ в данной сфере.
В июле 2024 года стало известно, что в России запускают национальный проект «Средства производства и автоматизации», направленный на развитие станкостроения, робототехники и автоматизированных технологий. Нацпроект включает три федеральных направления: развитие производства и инструментальной промышленности, внедрение роботизированных систем, а также подготовку специалистов. Его главная задача — обеспечить предприятия обрабатывающей промышленности современными технологическими решениями.
В январе 2025 года Минпромторг объявил о том, что выделит более 15 млрд рублей до 2030 года на создание 30 центров развития робототехники во всех федеральных округах России. При этом в период с 2025 по 2027 год на эти цели направят 8 млрд рублей. Центры займутся развитием научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в сфере промышленной робототехники, реверс-инжинирингом, разработкой решений для автоматизации производства, а также проведением аудитов предприятий для выявления участков, нуждающихся в роботизации.
Очевидно, что стремительный рост промышленной робототехники потребует увеличения числа квалифицированных специалистов, способных разрабатывать и производить роботов. Для этого необходимо обновление инженерного образования и укрепление сотрудничества вузов с промышленными партнерами. В Институте статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ в конце 2024 года проводили круглый стол «Кадровый потенциал промышленной робототехники: проблемы и пути решения».
Директор Центра стратегической аналитики и больших данных ИСИЭЗ Константин Вишневский отметил, что анализ больших данных с использованием системы iFORA, разработанной в институте, показывает эволюцию робототехники: от улучшения отдельных характеристик роботов к созданию комплексных роботизированных производственных экосистем и повышению их автономности. В ближайшие годы роботы начнут внедряться в сферы, где ранее не использовались, особенно это касается коботов — коллаборативных роботов, работающих совместно с человеком.
Согласно оценкам ИСИЭЗ, в России более 110 компаний занимаются интеграцией, производством промышленных роботов и комплектующих, причем большая часть из них — малые и средние предприятия. В то же время основными пользователями промышленных роботов остаются средние и крупные компании. Большинство организаций используют не более пяти роботов, а у 80% из них возраст оборудования не превышает 10 лет. Чаще всего роботы применяются в химической промышленности, но наиболее интенсивно — в автопроме и пищевой отрасли. Наибольший потенциал для расширения их применения наблюдается в электронной и электротехнической промышленности.
Ведущий научный сотрудник Лаборатории экономики инноваций Юлия Белова, подчеркнула, что динамичное развитие отрасли требует не только количественного, но и качественного роста кадрового потенциала, а также подготовки инженеров с актуальными компетенциями.
Наибольший рост значимости в будущем демонстрируют компетенции, которые сегодня развиты в меньшей степени. В частности, это касается таких навыков, как использование нанотехнологий в робототехнике, проектирование и трассировка печатных плат, демонтаж, утилизация и переработка оборудования, а также понимание роевого интеллекта и принципов взаимодействия множества роботов. В докладе были представлены примеры редких и востребованных компетенций в промышленной робототехнике, включая расчет робота в динамике и применение систем технического зрения.
Отсутствие развитых мягких навыков может приводить к увольнению специалистов или их «изоляции» внутри коллектива из-за сложностей в коммуникации. Чтобы решить кадровые проблемы, работодатели должны создавать комфортные условия труда, развивать корпоративную культуру и активно привлекать молодых специалистов, в том числе студентов старших курсов и аспирантов.
Всего на развитие робототехники для промышленности из бюджета до 2030 года будет выделено 300 млрд рублей. При этом основной акцент делается не только на традиционных металлообрабатывающих и металлорежущих станках, но и на современном оборудовании по аддитивным технологиям и робототехнике.
Вот лишь несколько примеров недавних разработок в области создания промышленных роботов.
В октябре 2023 года заместитель руководителя Центра компетенций НТИ по направлению «Технологии компонентов робототехники и мехатроники» на базе университета «Иннополис» Александр Малолетов представил тросового робота, способного печатать дома любого размера.
Новый тросовый робот состоит из башен с лебедками и тросов, которые являются основой для скольжения печатающей насадки. На данный момент максимальная высота печатаемых домов — 8 метров или два этажа. Однако возможность масштабировать строительный проект позволит увеличивать этажность зданий.
Тросовому роботу требуются лишь башни с лебедками, на которых закреплены тросы на определенном расстоянии. В процессе работы в специальную емкость заливается строительная смесь, задаются параметры и начинается процесс 3D-печати с пульта.
Еще одна разработка представлена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете (ЛЭТИ). Речь идет о высокоманевренной роботизированной платформе для перевозки грузов на предприятиях.
Система функционирует на шасси с четырьмя колесами. Модульная конструкция позволяет укомплектовать робота аппаратурой для выполнения различных задач. За навигацию и безопасность движения отвечают радар, лидар и иные датчики. Они помогают отслеживать местоположение машины и идентифицировать препятствия на его пути. У конструкции повышенное КПД и улучшенная надежность по сравнению с аналогами. При отказе одного или нескольких электромоторов система управления позволяет продолжить движение по заданному маршруту, используя исправные приводы. Робот может перевозить грузы массой до 150 кг на скорости до 12 км/ч.
А в марте 2023 года в Самарском государственном техническом университете создали робота-манипулятора, предназначенного для сварки по сложным траекториям. Разработчики отмечают, что их технология может использоваться в различных целях, среди которых – перемещение объектов в пространстве с высокоточным расположением и подачей объектов в рабочую зону другого устройства, удаление из рабочей зоны, подача и фиксация при монтаже, выполнение операций по механической обработке заготовок, сварка, наплавка, захват — перемещение объектов в пространстве и т. д.
«Мы реализовали функцию объемной наплавки, по сути, создав возможность 3D-печати объектов из металлов и сплавов способом электродуговой наплавки. Держатель для сварочной горелки изготовили магистранты, использовав технологию реверс-инжиниринга, аддитивные технологии для изготовления литейной оснастки и стандартные процессы литья по выжигаемым моделям», — говорится в сообщении самарских разработчиков.
Летом 2023 года Институт статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ опубликовал исследование, проведенное с помощью системы анализа больших данных iFORA. Аналитики назвали наиболее востребованные функции и сферы применения персональных роботов. Исследование демонстрирует самые перспективные направления в развитии российской робототехники (для личных, а не промышленных нужд).
На первое место по значимости ученые поместили образовательных роботов. Они могут помогать педагогам в обучении детей, в том числе — с особыми образовательными потребностями. Кроме того, образовательные роботы имеют большой потенциал в таких сферах как обучение программированию или изучение иностранных языков.
Еще одна важная функция персональных роботов — помощь специалистам-психотерапевтам в терапии аутизма. Дети-аутисты должны много заниматься, делать упражнения и играть в специальные игры. Однако социальное взаимодействие с терапевтом может даваться им с трудом. Робот берет на себя часть игровых и обучающих функций. Так уменьшаются негативные последствия излишнего социального взаимодействия, а терапия становится более эффективной.
Роботы также могут применяться в процессе ухода за пациентами с ограниченными возможностями. Речь идет, например, об интеллектуальных инвалидных колясках с голосовым управлением, которые оснащены специальными датчиками и могут самостоятельно ориентироваться в пространстве, упрощая процесс ухода и облегчая жизнь родственникам.
Про роботов-помощников известно всем: речь идет о роботах-уборщиках (например, пылесосах), роботах-мойщиках окон и т.д. Есть роботы для приготовления еды (кухонные роботы), а также роботы, способные осуществлять уходовые гигиенические процедуры.
Еще одно перспективное направление — роботы-охранники, которые оповещают правоохранительные органы о проникновении злоумышленников на охраняемый объект, а также могут прогнать вора (например, отпугнуть его струей воды). Конечно, робот-охранник не может полностью заменить человека, однако степень надежности охранной системы он значительно повышает.
Одна из важных функций персональных роботов — возможность выполнять рутинные медицинские операции. Она решает проблему нехватки обслуживающего персонала, например, в медицине, который осуществляет уход за пациентами. Также такие роботы могут отправлять данные о состоянии пациента врачам.
Популярность набирают и реабилитационные роботы, которые активно применяются в области восстановительной медицины. К данной категории относятся экзоскелеты. Они имеют разные режимы для отработки отдельных навыков (ходьба, вставание, подъем по ступенькам, приседание) и восстановления соответствующих групп мышц. Экзоскелеты не заменяют утраченные органы, но расширяют возможности организма человека и возвращают его к прежнему состоянию, если это возможно после полученной травмы.
Востребованы также и роботы-компаньоны, способные общаться с человеком, будить его и даже оказывать первичную психологическую помощь-поддержку. Нельзя не упомянуть и роботы, используемые для развлечения — например, голосовые колонки или роботы, которые играют с домашними животными.
Наконец, в список исследователей попали роботизированные протезы, предназначенные для замещения и восстановления утраченных органов и их функций. Такие протезы могут имитировать индивидуальные жесты, передавать тактильные ощущения, снижать нагрузку на здоровые конечности.
В подписке — дайджест статей и видеолекций, анонсы мероприятий, данные исследований. Обещаем, что будем бережно относиться к вашему времени и присылать материалы раз в месяц.
Спасибо за подписку!
Что-то пошло не так!