Промышленная робототехника

В мире современных технологий, когда разговор заходит о передовых областях разработок, мы, вероятно, думаем об искусственном интеллекте, машинном обучении или, возможно, о квантовых вычислениях. Однако, не стоит забывать и о робототехнике. Ведь это не просто область технических наук; это изменение облика современных производств и повышение стандартов эффективности. С каждым днём всё больше процессов в нашем мире автоматизируется, недалеко осталось и до полной автоматизации производства. Но как обстоят дела в атомной отрасли? Об этом и поговорим!

Что такое робототехника? 

Начнем с самого начала. Что эта отрасль из себя представляет? Главная ее задача – создание роботов, т.е. разработка, сборка и программирование роботов для различных задач, но этим она не ограничивается. У каждого направления робототехники есть свои особенности. Если говорить про промышленную робототехнику, то она специализируется на создании роботов для автоматизации основных процессов и облегчения человеческого труда. Промышленные роботы выполняют монотонную, тяжелую и/или опасную для человека работу.

Основными направлениями деятельности в сфере робототехники являются: 

Разработка и внедрение «под ключ» промышленных роботизированных комплексов;

Комплексы для работы с объектами повышенной опасности, в том числе для дистанционного обращения с радиационно-опасными объектами и диагностики объектов инфраструктуры;

Алгоритмы компьютерного зрения для комплексов;

Конструирование специальной грузоподъемной техники.

А что можно называть промышленным роботом? Это в первую очередь манипуляционный робот, предназначенный для выполнения двигательных и управляющих функций, то есть автоматическое устройство, состоящее из манипулятора и блока управления, предназначенное для выполнения определенного процесса в производственном цикле. 

Тут стоить отметить, что число областей применения роботов не так уж и мало. Основными сферами применения конкретно промышленных роботов в мире являются:

Металлургия;

Автомобильная промышленность;

Пищевое производство;

Химическая промышленность;

Деревообработка.

По сути, они полезны там, где есть монотонный труд: погрузки, комплектование, сборка, а также вредные для здоровья процессы.

Согласно исследованиям, основные задачи промышленных роботов в России – сварка, фрезеровка, литье, упаковка и распаковка, разные работы по погрузке. Благодаря автоматизированным комплексам происходит снижение затрат на производство, повышение точности изготовления и уменьшение процентов брака, повышается скорость процесса производства. 

Автоматизация призвана упрощать некоторые процессы, однако создание роботов также может стать сложной задачей. Ведь для определенной задачи требуется определенный тип робота, а у каждой задачи свои требования и особенности. Универсальные роботы пока ещё сильно уступают специализированным. Можно выделить несколько основных видов роботов, которые производят в России:

Шестиосевые манипуляторы – самая популярная технология. Их легко адаптировать практически под любые задачи. 

Дельта-робот – хорош в условиях конвейера. Его главное отличие – высокая скорость, а поэтому он часто применяется на производственных и упаковочных работах.

Линейные роботы – двигают в перпендикулярных областях, в основном укладывают продукцию на поддоны для транспортировки.

 Коллаборативные роботы – кстати, одни из самых популярных практически во всех областях. Предназначены для совместного решения задач с человеком.

История Робототехники

А как все началось? Толчком к появлению манипуляторов промышленного применения стала ядерная эпоха, первые компьютеры и электродвигатели. В 1947 году в США группой сотрудников Аргоннской национальной лаборатории во главе с Р. Гёрцем был разработан первый автоматический электромеханический манипулятор с копирующим управлением, повторяющий движения человека-оператора и предназначенный для перемещения радиоактивных материалов. 

 В СССР первые промышленные роботы появились в 1971 году; они были созданы под руководством профессора П. Н. Белянина (робот УМ-1) и лауреата Государственной премии СССР Б. Н. Сурнина (робот «Универсал-50»). В 1972-1975 годах усилиями различных научно-производственных организаций был создан уже целый спектр советских промышленных роботов

Робототехника в «Росатоме»

Благодаря многолетнему опыту, наработка которого началась еще в те времена Министерством среднего машиностроения СССР, госкорпорация «Росатом» имеет уникальные компетенции в сфере конструирования и изготовления роботизированных комплексов и другого нестандартного оборудования для предприятий атомной отрасли и за ее пределами.

Роботизированные комплексы в промышленности позволяют освободить человека от выполнения тяжелых и травмоопасных задач, тем самым повышая безопасность на производстве. Их внедрение на производстве способствует достижению целей устойчивого развития.

 Госкорпорация «Росатом» также активно поддерживает различные образовательные программы, связанные с направлением «Робототехника». Среди них: Зимняя школа робототехники в Сириусе, лаборатория «Мобильная робототехника» в АТОМ-ЛАБ от Корпоративной академии «Росатом» и движения «Юниоры Росатома», участие в Битве роботов и др.

С 2021 года отраслевым интегратором по направлению «Робототехника» является АО «Росатом Сервис» 

Организация предлагает широкий ассортимент услуг высокого качества и постоянно расширяет географию своих проектов. Предприятие располагает собственным конструкторским бюро и производством для оперативной реализации любых конструкторских решений, а также широкой партнерской сетью с ведущими поставщиками на рынке робототехники.

«Росатом Сервис» включает в себя «Атомтехэкспорт», «АтомИнтелМаш» а также АНО ДПО «Техническая академия Росатома», которая занимается подготовкой специалистов в этой области.

Новая лаборатория создана на производственной площадке Центрального Конструкторского Бюро Машиностроения в Санкт-Петербурге. Здесь нарабатываются компетенции и референтные решения для реализации перспективных проектов с использованием робототехники, мехатроники и машинного зрения. 

 В ней уже ведутся испытания оборудования, входящего в состав комплекса по переработке твердых радиационных отходов (ТРО), выполняются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) по созданию установок лазерной сварки и дезактивации для линии изготовления ТВЭЛ, создается автоматизированная установка для проведения ультразвукового контроля, который сейчас выполняется вручную. Кроме того, материальная база лаборатории позволит в будущем выполнять подготовку специалистов к участию в Отраслевом чемпионате профессионального мастерства AtomSkills в компетенциях «Мехатроника» и «Аддитивные технологии».

Применение

А где применяется эта робототехника? Перечень довольно большой, но мы акцентируем внимание на небезопасной для человека области. Работа с радиоактивными веществами. 

Согласитесь, руками лезть в реактор за радиоактивными атомными отходами (РАО) не совсем безопасно. Поэтому существует Система автоматизированного перемещения контейнеров с РАО. При помощи подъемной платформы автоматизированная тележка устанавливает или снимает со стеллажа контейнер и перемещает его между технологическими участками. Тележка меняет направление движения без поворота платформы. Все действия контролирует бортовая система автоматического слежения. За счет высокоманевренной конструкции 10‑тонные контейнеры с РАО автоматически перемещаются на ограниченной площади.

Также перед захоронением нужно ещё «поработать» с бочкой. Для этого на заводе Радон есть установка «Суперкомпактор». Она оснащена камерой машинного зрения и захватом, позволяющим удерживать бочки из-под РАО массой до 300 кг, не деформируя корпус. Машинное зрение обеспечивает точное позиционирование брикетов, в которые прессуются бочки, в подлежащем окончательному захоронению контейнере, а также дистанционно измеряет высоту бочек и брикетов.

Также необходимо производить переупаковку препаратов Государственного радиевого фонда, для повышения безопасности их хранения. Для этого есть Аппаратно-программный технологический комплекс, состоящий из захвата со сменными инструментами, телекамеры, гнезд для сварки, резки и гелиевого контроля герметичности пеналов с радием, поворотного стола, герметичного шибера для подачи контейнера в камеру переупаковки и корпуса горячей камеры.

Конечно это не вся промышленная робототехника. Сотни установок собирают ТВЭЛ, грузят топливо, собирают аккумуляторы и приносят пользу.

Заключение

Это конечно не атомное сердце, но уровень развития нынешней робототехники поражает. То, что раньше делали сотни людей, легко сможет заменить пара роборук. То, что опасно было делать человеку, без урона для здоровья сделает робот.

И мы уверены – промышленная робототехника займёт достойное место в Атомной отрасли!