Тенденции развития мобильных роботов
В складских помещениях, больницах, на фабриках и других местах с повторяющимися стрессовыми ситуациями или накапливающейся усталостью вследствие монотонной работы мобильные роботы могут выполнять задачи, которые обременяют рабочих и зачастую приводят к расстройству здоровья и в крайнем случае — производственному травматизму. Автономные мобильные роботы могут переносить (переводить, передвигать и т. п.) тяжелые грузы на фабриках, доставлять еду, лекарства и перевозить белье в стирку в больницах, а также забирать продукты со складских полок для их отправки по заказу. В некоторых случаях автономные мобильные роботы могут заполнять пустые вакансии, на которые не хватает желающих, а в других случаях они работают вместе с людьми.
Изготовители роботов включают в их системы улучшенные средства картографирования и ориентации, создают более совершенные датчики для защиты людей, работающих в общем пространстве с роботами (например, описанные в [1]), а для их подзарядки находят оптимальные методы, которые не приводят к непроизводительным простоям и, соответственно, не сказываются на ритме выполняемых операций.
В больницах и отелях
В качестве простого и наглядного примера можно привести робота TUG компании Aethon, выполненного в виде мобильной платформы. В больницах этот робот перевозит еду, лекарства и постельное белье. Так, медицинский центр Университета Питтсбурга уже использует 27 роботов TUG от Aethon. Питер Зайфф (Peter Seiff), старший вице-президент компании Aethon, как-то сказал: «Когда вы управляете больницей, это во многих смыслах похоже на управление маленьким городком». Поскольку в больницах у пациентов много потребностей, а сама среда является весьма специфической, компания Aethon запрограммировала свои роботы TUG так, чтобы они (если это можно сказать про машину) были общительными и дружелюбными при «знакомстве» и «общении» с людьми. Сейчас для достижения этой цели, согласно тому или иному сценарию, используются заранее заготовленные фразы. Однако уже в ближайшем будущем здесь не обойтись от зачатков искусственного интеллекта [2].
В связи с этим Питер Зайфф надеется, что при проектировании зданий архитекторы и владельцы больниц и отелей будут сразу планировать применение автономных мобильных роботов и оптимизировать их не только в соответствии с потребностями людей, но и с учетом требований к этим помощникам. Питер Зайфф также отметил, что благодаря роботам больницы могут избавиться от лотков и шкафов для хранения белья, поскольку в них исчезнет потребность — автономные мобильные роботы, такие как TUG, будут убирать старое белье и доставлять свежее. Кроме того, увеличится и полезная площадь пола.
Немаловажным моментом является и то, что роботы TUG надежны и редко нуждаются в поддержке человека. Однако для решения технических вопросов в случае необходимости у компании Aethon есть облачный командный центр, который дистанционно управляет TUG и обновляет программное обеспечение для любого из 800 роботов компании. Помимо этого, командный центр позволяет Aethon решать 97% любых проблем удаленно, не прибегая к поддержке непосредственно на месте эксплуатации.
Замена людей
Есть мнение по этой теме, которое высказал Джейсон Уокер (Jason Walker), генеральный директор и соучредитель компании Waypoint Robotics. Он считает, что потребность в автономных мобильных роботах растет, потому что работодатели не могут найти достаточно рабочих для найма. Уокер отметил: «Наше ценностное предложение таково: давайте возьмем людей, которые у вас уже есть, которых вы знаете, которым доверяете, которые стали для вас как бы членами вашей семьи, и дадим им лучшие инструменты. Все это окупится сторицей».
Автономные мобильные роботы компании Waypoint готовы к работе сразу после прибытия на погрузочную площадку. Им не нужны недели подготовки и повышенное внимание со стороны инженеров, чтобы быстро освоиться. Такой робот могжет один раз проехать через фабрику и составить карту, определяющую его дальнейшие действия. Флагманский автономный мобильный промышленный робот (по сути, мобильная платформа) Vector от компании Waypoint, в зависимости от варианта исполнения рассчитанный на полезную нагрузку 300 и 600 фунтов, и робот широкого применения MAV3K (рис. 1), способный нести до 3000 фунтов, могут эффективно перемещать различные грузы. Робот MAV3K может «перемещать поддоны и большие материальные грузы, и он отлично подходит для мобильных манипуляций с действительно большими руками», — сказал Уокер, но это не вилочный погрузчик, и он предназначен для самостоятельной работы.
По словам Джейсона Уокера, будущее автономных мобильных роботов связано с уходом от их разнородного парка и все большим сближением: «Мы построили наши системы таким образом, чтобы их было легко интегрировать и совмещать со всеми видами сторонних внешних систем». Джейсон Уокер предполагает, что автономные мобильные роботы от нескольких производителей смогут и будут работать вместе.
Благодаря партнерству с компанией Wibotics фирма Waypoint внедрила метод беспроводной зарядки под названием EnZone, который использует передачу энергии в области ближнего поля, а сами зарядные станции располагаются в нескольких местах в пределах рабочего пространства. «Пока вы размещаете приемную антенну на расстоянии примерно дюйма от передающей антенны, робот будет заряжаться на полную мощность и сможет эффективно функционировать в течение всего своего рабочего дня», — говорит Уолкер.
По его словам, Waypoint продает EnZone другим компаниям. «Причина, по которой мы хотим это сделать, состоит в том, чтобы создать экосистему и стандарт в сообществе робототехники, где мы все используем один тип системы беспроводной зарядки. Тут, как говорится, да не оскудеет рука дающего».
Ожидания
Том Галлуццо (Tom Galluzzo), основатель и технический директор компании IAM Robotics (название которой представляет собой игру слов: «Я робототехника», далее — IAM), говорит, что IAM фокусируется на оказании помощи компаниям в подборе, упаковке и отправке товаров или грузов так называемого длинного хвоста (то есть остатков, в том числе и некогда популярных товаров), хранящихся в небольших количествах. Автономный мобильный робот Swift (буквально: «шустрый») компании IAM (рис. 2) находит эти товары, использует устройство для считывания артикулов, захватывает пакет и перемещает его. Он управляется сервером Swift Link, который интегрируется с существующим сервером управления складом.
Первым клиентом компании IAM Robotics в этом направлении стала компания Rochester Drug, крупный кооператив аптек, которому требовалась автоматизация для выполнения заказов в ночное время с доставкой на следующий день. Том Галлуццо говорит, что компания IAM Robotics сотрудничает «со всеми, от розничных торговцев первой пятерки, по рейтингу влиятельного делового журнала Fortune, до крупных корпораций в области здравоохранения и красоты, работающих на международном уровне».
Том Галлуццо ожидает, что «поскольку роботы должны стать более сложными, их внедрение может замедлиться». По его словам, с нынешними технологиями автономные мобильные роботы уже могут думать на уровне 80%. «Это освобождает человека для более важного критического мышления при работе».
С картой быстрее
Компания Kaarta, основанная в 2015 г., создает 3D-карты в режиме реального времени. Ее генеральный директор Кевин Доулинг (Kevin Dowling) сказал: «По сути, мы отвечаем на два вопроса для роботов. Один из них: что меня окружает? Какой маршрут движения? А потом, где я? То есть: каково его местоположение». Кевин Доулинг отметил, что клиенты используют программное обеспечение компании Kaarta для автономных мобильных роботов, предназначенных для работы как в розничной торговле, так и на производстве (рис. 3): «Мы тонкая часть полного программного стека, но очень важная его часть. Кроме того, программное обеспечение Contour нашей компании недавно использовалось в шестисерийном документальном сериале National Geographic «Похороненные секреты Второй мировой войны».
Некоторые клиенты в строительной отрасли используют устройство компании Kaarta, прикрепленное к роботу с ножками, для картографирования труднопроходимой местности. Данные загружаются в облако Kaarta и там обрабатываются. Компания Kaarta может создавать карту для использования роботами, или программное обеспечение для ее генерации может находиться непосредственно внутри самого робота.
Помимо подсоединения системы Kaarta к автономному мобильному роботу, ее можно подключить к портативному устройству и пройти с ним через интересующее пространство, чтобы создать карту. Кевин Доулинг поясняет: «Крупному Wal-Mart требуется около трех часов для полного масштабирования, и хотя затем проводится некоторая постобработка, однако время, необходимое для получения данных на месте, сокращается». Систему для создания карты также можно прикрепить к дрону.
Контроль — в руках людей
В 2018 г. компания FORT Robotics, ранее входившая в состав группы Humanistic Robotics, разделила свои подразделения, чтобы сосредоточиться на доработке и маркетинге средств дистанционного управления безопасностью для автономных мобильных роботов.
Дарья Дуда (Daria Duda), директор по маркетингу продуктов компании FORT Robotics, сказала, что компания спроектировала беспроводную систему аварийного останова и безопасную систему дистанционного управления для предотвращения опасного взаимодействия автономных мобильных роботов с людьми. Компания предлагает данные устройства в таких сферах, как строительство, сельское хозяйство и складское оборудование. «Человеку всегда будет нужно контролировать автоматизацию или мобильную роботизированную машину», — подчеркнула Дарья Дуда. Технология дистанционного управления может быть предусмотрена в пультах ДУ или стать отдельным элементом управления.
Что касается представлений компании FORT Robotics о будущем, директор по маркетингу продуктов сказала: «Мы хотим, чтобы все было достойно, чтобы можно было оценить, куда движется рынок и какие отрасли развиваются быстрее других».
Сотрудничество
Мобильные роботы развили способность поднимать, переносить, собирать и упаковывать различные грузы, обнаруживать препятствия и останавливаться, чтобы избежать столкновения. Все чаще мобильные устройства могут совместно выполнять задачи, а инженеры продолжают оттачивать уже имеющиеся у них навыки. По мере того как автономные роботы становятся более совершенными, думая в основном самостоятельно, люди все равно продолжат контролировать их. При этом разработчики будут использовать существующие сильные стороны и, развивая их, улучшать взаимодействие людей и машин.
- Пескова С. Решения SICK для мобильных транспортных средств // Control Engineering Россия. 2019. № 2.
- Рентюк В. Роботы, искусственный «интеллект» и мы. Как нам жить вместе? Часть 2 // Control Engineering Россия 2019. № 4.