Промышленные роботы окружают нас повсюду; они производят товары, которые мы потребляем, и транспортные средства, на которых мы ездим. Многим эти технологии кажутся слишком простыми. В конце концов, хотя они и обладают уникальной способностью быстро и качественно производить продукцию, их диапазон движений ограничен. Так сколько же на самом деле требуется для программирования промышленного робота?

Правда в том, что, хотя промышленная робототехника, безусловно, различается по уровню сложности, даже самое простое применение промышленного робота далеко не является функциональным решением по принципу «подключи и работай». Другими словами, роботизированная рука, требующая ограниченного перемещения по осям X, Y и Z для выполнения своей задачи изо дня в день, требует гораздо больше, чем просто несколько строк кода. По мере того, как промышленная робототехника становится все более совершенной, а традиционные заводы модернизируются в «умные» заводы, объем работы и квалификации, необходимых для обучения этих искусственных производителей, будет соответственно возрастать. Давайте рассмотрим несколько способов программирования современных роботов.

Учебный кулон

Термин «робот» может вызывать множество различных ассоциаций. Хотя широкая публика может сравнивать робота с чем-то, что она видела в кино или по телевизору, в большинстве отраслей робот представляет собой роботизированную руку, запрограммированную на выполнение задачи различной сложности с приемлемым уровнем качества.

Иногда в процессе производства можно выявить возможности для повышения эффективности, и тогда потребуется внести небольшие изменения в движения робота. Остановка производства для перепрограммирования оборудования была бы дорогостоящим и непрактичным мероприятием; общепринятое мнение предполагает, что каждое изменение этих движений необходимо тщательно программировать в компьютер, строка за строкой; но это совершенно не соответствует действительности.

Блок управления, или, как его чаще называют, пульт управления или пульт дистанционного управления, представляет собой прочное промышленное портативное устройство, позволяющее оператору управлять роботом в режиме реального времени, вводить логические команды и записывать информацию в компьютер робота.

Промышленные роботы, как правило, работают на скоростях, которые трудно воспринять человеческим глазом, но оператор, использующий обучающий пульт, может замедлить работу оборудования, чтобы скорректировать движения робота в соответствии с изменением процедуры. Этот процесс может показаться простым любому, кто когда-либо пользовался игровым контроллером, но на самом деле он гораздо сложнее, чем просто знание того, как вводить данные. Оператор, например, должен уметь визуализировать наиболее эффективный путь, по которому будет двигаться робот, чтобы его движения были строго ограничены необходимыми. Ненужные движения или увеличение времени, какими бы незначительными они ни казались, могут иметь волновой эффект на производительность производственной линии. В долгосрочной перспективе неэффективный путь, спланированный роботом, может привести к значительным финансовым потерям для производителя.

Конечно, скорость каждого движения также необходимо учитывать, чтобы робот мог выполнять движения суставов как можно чаще. Эти движения более эффективны с точки зрения перемещения, при условии, что у программиста есть опыт их реализации. Действительно, этот тип программирования может показаться простым для наблюдателя, но на самом деле на его освоение могут уйти годы. Интерактивные пульты управления существуют уже много лет и продолжают оставаться неотъемлемой частью мира робототехнического программирования.

Автономные симуляции

Одна из самых больших опасностей программирования промышленного робота на заводском участке — это связанные с этим простои. Программисту необходимо взаимодействовать с машиной, вносить изменения в код и тестировать движение оборудования в условиях производственного процесса, прежде чем можно будет возобновить работу. К счастью, программное обеспечение для автономного моделирования позволяет приблизительно оценить любые изменения в коде, которые оператор планирует внести, исправить ошибки до того, как обновление программы будет запущено, и все это без остановки производства. Запуск автономного моделирования не влечет за собой финансовых потерь и не представляет опасности для оператора, поскольку моделирование можно проводить на ПК, расположенном вне производственного участка.

Существует множество различных типов программ, предлагающих возможности моделирования в автономном режиме, но принцип остается тем же: создание виртуальной среды, имитирующей производственный процесс, и программирование движений с использованием сложной 3D-модели.

Следует отметить, что ни одна программа не является однозначно лучше другой, но одна может быть предпочтительнее в зависимости от сложности приложения. Привлекательность этого типа программирования заключается в том, что он позволяет программисту не только программировать движения роботов, но и реализовывать и просматривать результаты обнаружения столкновений и опасных ситуаций, а также записывать время циклов.

Поскольку программа создается независимо от устройства на внешнем компьютере (а не вручную, как в случае с обучающими кулонами), это позволяет производителям извлекать выгоду из мелкосерийного производства, быстро автоматизируя процесс без нарушения нормальной работы.

Хотя обучение программированию с помощью пульта дистанционного управления предлагает очень тонкий подход к настройке роботов на заводском участке, безусловно, гораздо больше преимуществ имеет возможность запускать обновления программирования в тестовой среде до обновления кода в физическом оборудовании.

Программирование на основе демонстрации

Этот метод в целом похож на процесс с использованием обучающего пульта. Например, как и в случае с обучающим пультом, оператор может с высокой степенью точности «показать» роботу ряд новых движений и сохранить эту информацию в компьютере робота. Однако есть несколько преимуществ, которые создают определенные различия между ними. Например, обучающий пульт — это сложное портативное устройство, содержащее множество различных элементов управления и функций. Программирование путем демонстрации обычно требует от оператора управления роботизированной рукой с помощью джойстика (а не клавиатуры). Это делает процесс программирования намного проще и быстрее, что приводит к сокращению времени простоя.

Такой тип программирования роботов также требует меньше времени для освоения оператором, поскольку сама задача программируется практически так же, как и при выполнении её человеком.

Будущее программирования роботов

Все эти методы программирования имеют свое место в мире промышленной робототехники, но ни один из них не идеален. Разработка и внедрение каждого из них по-своему могут препятствовать производству и увеличивать затраты для производителя. Потребуется время, чтобы научить робота выполнять задачу. Во многих случаях квалификация оператора или техника может значительно различаться, и это время может сильно варьироваться от одного приложения к другому.

Представьте, однако, что промышленному роботу достаточно лишь «видеть», как выполняется задача, чтобы безупречно выполнять её снова и снова. Затраты и время, связанные с программированием промышленных роботов, значительно бы сократились.

Если вам это кажется слишком хорошим, чтобы быть правдой, возможно, стоит повнимательнее присмотреться к индустрии робототехники; этот тип обучения роботов уже находится в центре внимания разработчиков промышленных роботов. Теория, лежащая в основе технологии, вполне обоснована: оператор показывает роботу, как выполнять определенную задачу, а робот анализирует эту информацию, чтобы определить наиболее эффективную последовательность движений, необходимых для воспроизведения задачи. По мере обучения робот получает возможность находить новые способы улучшения выполнения этой задачи.

Программирование более сложных роботов

По мере того, как все больше заводов переходят на «умные» технологии и устанавливается все больше автономного оборудования, задачи, ставимые перед роботами, будут становиться все сложнее. При этом методы программирования этих роботов неизбежно будут развиваться. Хотя современные методы программирования демонстрируют впечатляющие результаты, нет сомнений в том, что искусственный интеллект сыграет важную роль в процессе обучения роботов.