Тихая революция тяжёлых роботов в машиностроении: почему ИИ теперь имеет решающее значение для самых мощных роботов

### Забудьте о заводских цехах: эти роботы-гиганты теперь покоряют строительные площадки и ветряные электростанции. ### Клетки больше не нужны: как тяжёлые роботы становятся безопасными союзниками людей. ### Решение проблемы нехватки квалифицированных кадров? Эти роботы берутся за самую сложную работу в мире. ### Битва титанов: не мощность, а программное обеспечение решает, кто создаст лучшего робота. ###

Эволюция силы: новейшие разработки высокопроизводительных тяжелых роботов

Сектор тяжёлой робототехники переживает глубокую трансформацию, выходящую далеко за рамки простого увеличения полезной нагрузки и дальности действия. Недавние разработки демонстрируют смену парадигмы в сторону целостного подхода, делающего акцент на интеллекте, адаптивности, удобстве использования и развитии новых областей применения. Программное обеспечение, искусственный интеллект (ИИ) и передовая мехатроника стали основными драйверами стоимости, позволяя этим мощным машинам выполнять сложные задачи в динамичных средах, часто в прямом сотрудничестве с людьми. Ключевые тенденции включают в себя всё большее стирание границ между традиционными промышленными роботами и коллаборативными системами (коботами), экспансию в такие сектора, как строительство и возобновляемая энергетика, а также растущую важность совокупной стоимости владения (TCO) и устойчивого развития. Эти разработки определяют следующее поколение тяжёлых роботов, которые не только прочнее, но, прежде всего, умнее, гибче и доступнее.

Новое поколение тяжелых роботов: новое определение мощности и точности

Рынок тяжёлых роботов развивается, переходя от конкуренции за максимальную грузоподъёмность к диверсифицированному сегменту, где производительность и эффективность, ориентированные на конкретную область применения, имеют первостепенное значение. Ведущие производители выделяют свою продукцию сочетанием мощности, скорости, компактности и продуманной конструкции.

Определение современного класса большегрузных автомобилей: больше, чем просто грубая сила

Тяжёлые роботы предназначены для перемещения грузов весом от 250 кг и/или с вылетом стрелы более 4 метров. Они составляют основу таких отраслей, как автомобилестроение, машиностроение, литейное производство, а также всё чаще и строительство, где они перемещают массивные компоненты, такие как блоки двигателей, стальные балки и целые кузова автомобилей. Диапазон полезной нагрузки огромен: от нескольких сотен килограммов до пикового значения в 2300 кг.

Однако оценка современных тяжёлых роботов претерпела изменения. Хотя максимальная полезная нагрузка остаётся ключевым критерием, всё большее внимание уделяется комплексным показателям эффективности. К ним относятся соотношение полезной нагрузки к массе, занимаемая площадь, энергопотребление и способность точно и динамично обрабатывать грузы с высоким моментом инерции. Эти критерии отражают более глубокое понимание совокупной стоимости владения и требований современных гибких производственных сред.

Конкурентный ландшафт и флагманские модели (2024–2026)

На рынке доминируют такие известные игроки, как KUKA, Fanuc, ABB и Yaskawa, в то время как новые конкуренты, такие как китайская компания Estun, приобретают всё большее значение. Стратегии этих компаний демонстрируют заметное различие, выходящее за рамки простого увеличения полезной нагрузки.

Fanuc остаётся бесспорным лидером рынка в сегменте сверхтяжёлых роботов со своей серией M-2000iA. Модель M-2000iA/2300 грузоподъёмностью 2,3 тонны является самым мощным в мире 6-осевым роботом с шарнирной рукой и идеально подходит для задач, требующих приложения максимальной силы, например, для подъёма всего шасси транспортного средства.

Компания KUKA придерживается стратегии оптимизации производительности. Серия KR FORTEC ultra, предлагающая грузоподъёмность до 800 кг, отличается исключительно хорошим соотношением грузоподъёмности к массе и компактной конструкцией. Это достигается благодаря инновационным конструктивным особенностям, таким как система с двумя рычагами, которая повышает жёсткость без увеличения веса. Для паллетирования серия KR 1000 titan предлагает модели грузоподъёмностью до 1300 кг.

ABB позиционирует своего флагманского робота IRB 8700 как самого быстрого в своем классе. Благодаря грузоподъемности до 800 кг (или 1000 кг с наклонным запястьем) он обеспечивает на 25% более быстрый цикл по сравнению с аналогичными моделями. ABB также уделяет особое внимание надежности за счет упрощенной механической конструкции с одним двигателем и редуктором на каждую ось, что сокращает затраты на техническое обслуживание и снижает общую стоимость владения.

Yaskawa предлагает широкий ассортимент продукции, включая Motoman MH600 грузоподъёмностью 600 кг. Параллельное шарнирное соединение обеспечивает высокую устойчивость и жёсткость, что особенно важно при работе с заготовками с высоким моментом инерции. Серия GP предназначена для высокоскоростного применения.

На рынок также выходят такие перспективные конкуренты, как Estun и Kawasaki. Estun, крупнейший китайский производитель промышленных роботов, планирует вывести на рынок Европы такие модели, как ER 13300 грузоподъёмностью 1000 кг. Kawasaki расширяет свой ассортимент, выпуская MXP710L (710 кг) и серию M, способную поднимать до 1500 кг.

Эти различные подходы демонстрируют, что рынок тяжёлых роботов претерпел эволюцию от одномерной гонки за максимальную грузоподъёмность к более дифференцированной конкурентной среде. Производители теперь конкурируют, предлагая специализированные характеристики, разработанные с учётом конкретных требований клиентов – будь то максимальная мощность, эффективность в ограниченном пространстве или максимальная скорость. Это позволяет пользователям выбирать решение, оптимизированное под их индивидуальные производственные условия, а не просто выбирать самую мощную доступную модель.

Роботы-гиганты: самые мощные промышленные роботы в сравнении

В мире промышленных роботов есть несколько впечатляющих гигантов, выделяющихся своей огромной грузоподъёмностью и техническими характеристиками. Производители Fanuc, KUKA, ABB, Kawasaki, Estun и Yaskawa борются за лидерство в этом сегменте рынка.

Fanuc M-2000iA/2300 выделяется своей исключительной грузоподъёмностью 2300 кг и запястьем со степенью защиты IP67. KUKA представляет робота KR 1000 1300 titan PA с грузоподъёмностью 1300 кг, идеально подходящего для паллетирования и имеющего компактную 6-осевую конструкцию. ABB IRB 8700 отличается на 25% более высокой скоростью по сравнению с аналогичными моделями и упрощённой конструкцией для максимальной надёжности.

В модели MG15HL компания Kawasaki использует гибридный рычажный механизм, обеспечивающий высокие крутящие моменты и грузоподъёмность без дополнительных противовесов. Yaskawa Motoman MH600 впечатляет своей параллельной конструкцией, которая гарантирует устойчивость даже при работе с грузами с высоким моментом инерции.

Интересная новинка — Estun ER 13300, сверхмощный робот, нацеленный на завоевание европейского рынка. Эти роботы наглядно демонстрируют технологическое развитие промышленной автоматизации и постоянные инновации ведущих производителей.

Интеллектуальный двигатель: ИИ и программное обеспечение как ключевые отличия

Наиболее значительные достижения в области тяжёлых роботов уже не носят чисто механический характер. Скорее, это сочетание робототехники с искусственным интеллектом и передовым программным обеспечением, которое принципиально расширяет возможности этих машин и меняет подход к их эксплуатации.

От автоматизации к автономности: влияние искусственного интеллекта и машинного обучения

Искусственный интеллект и машинное обучение (МО) превращают промышленных роботов из жёстких, предварительно запрограммированных инструментов в адаптивные интеллектуальные системы, способные воспринимать, принимать решения и обучаться. Это изменение имеет решающее значение для управления изменчивостью и сложностью современных производственных и логистических процессов.

Расширенное восприятие («Глаза»)

Современные роботы больше не действуют вслепую. Они оснащены сложными сенсорными системами, включая системы 2D- и 3D-зрения, лидары и стереокамеры, которые обеспечивают им полное понимание окружающей среды. Эта способность восприятия основана на алгоритмах глубокого обучения для обнаружения, локализации и сегментации объектов, что делает возможным их использование в неструктурированных средах.

Пример использования – сбор предметов из контейнера: такие системы, как KUKA.SmartBinPicking, используют расширенную обработку изображений для распознавания случайно расположенных предметов в контейнере, определения точек их захвата и безопасного извлечения – задача, которая практически невыполнима при использовании традиционного программирования на основе правил.

Пример использования – распознавание на строительной площадке: исследователи активно разрабатывают модели распознавания объектов на основе технологии YOLO (You Only Look Once). Они позволяют роботам распознавать рабочих, транспортные средства и строительные конструкции на динамичных строительных площадках, что является необходимым условием для автономной работы в столь сложных условиях.

Интеллектуальное управление задачами («Мозг»)

Искусственный интеллект не только видит, но и действует. Модели машинного обучения позволяют роботам адаптировать свои действия к изменяющимся условиям в режиме реального времени.

Пример использования – депаллетизация с помощью ИИ: FANUC использует системы машинного зрения на базе ИИ, чтобы роботы могли автономно разгружать смешанные паллеты с картонными коробками разных размеров и положений. Такие системы могут обрабатывать более девяти коробок в минуту, заменяя физически тяжёлый ручной труд.

Пример использования – сварка с использованием ИИ: системы нового поколения, такие как NovAI™, используют машинное зрение и ИИ для адаптивной сварки в режиме реального времени. Они могут отслеживать сварные швы, корректировать зазоры и места прихваток, а также динамически корректировать параметры сварки. Это автоматизирует процессы, которые ранее считались слишком нестабильными для робототехники из-за допусков компонентов, и является критически важным достижением для тяжёлого строительства в таких отраслях, как судостроение.

Революция удобства использования: упрощение сложности с помощью передового программного обеспечения

Традиционно программирование промышленных роботов представляло собой узкоспециализированную задачу, требующую глубокого знания проприетарных языков программирования, таких как KRL (Kuka) или RAPID (ABB). Это создавало высокий барьер для входа и замедляло внедрение решений для автоматизации.

Операционные системы следующего поколения

Ведущие производители реагируют на эту проблему, разрабатывая новые, интуитивно понятные операционные системы, призванные демократизировать эксплуатацию роботов.

KUKA iiQKA.OS: современная операционная система на базе Linux с веб-интерфейсом (iiQKA.UI), разработанная для удобства использования, сравнимого со смартфоном. Она поддерживает программирование на основе инструкций, обеспечивает виртуальный ввод в эксплуатацию и предназначена для развития целой экосистемы сторонних приложений и оборудования («Роботизированная Республика»).

FANUC iHMI: «Интеллектуальный человеко-машинный интерфейс» — это графический пользовательский интерфейс с сенсорным экраном, разработанный для значительного сокращения времени настройки и обучения. Он объединяет инструменты планирования, редактирования и усовершенствования, такие как оценка времени цикла и управление техническим обслуживанием, в единый, понятный интерфейс.

Демократизация программирования

Тенденция явно смещается в сторону взаимодействия без кода или с минимальным написанием кода. Среды визуального программирования с функцией перетаскивания и графическими редакторами рабочих процессов становятся стандартом. Методы «обучения через демонстрацию», при которых оператор вручную направляет движение манипулятора робота (ручное управление) или использует внешние инструменты, такие как Tracepen от Wandelbot, чтобы «показать» роботу задачу, ещё больше снижают сложность программирования.

Сила моделирования (цифровые двойники)

Программное обеспечение для офлайн-программирования и моделирования, такое как KUKA.Sim или ABB RobotStudio, стало незаменимым инструментом. Оно позволяет компаниям виртуально проектировать, тестировать и оптимизировать целые роботизированные модули ещё до заказа физического оборудования. Этот «виртуальный ввод в эксплуатацию» значительно сокращает время реальной настройки, минимизирует риски благодаря раннему обнаружению столкновений или проблем с доступом, а также позволяет программировать одновременно с закупкой оборудования.

Эти разработки указывают на фундаментальный сдвиг в робототехнике. Производители больше не просто продают роботизированную руку с контроллером, а создают целые цифровые платформы. Они включают в себя операционные системы, магазины приложений, партнерские сети и облачные сервисы. KUKA активно продвигает партнерскую экосистему («Robotic Republic») для iiQKA с открытыми интерфейсами для сторонних поставщиков. В то же время, такие платформы, как ctrlX AUTOMATION от Bosch Rexroth, позволяют управлять роботами различных брендов (ABB, KUKA, FANUC) через единый интерфейс. Это развитие отражает сдвиг на рынке смартфонов, где ценность устройства во многом определяется экосистемой его приложений. Таким образом, поле конкуренции смещается от чисто аппаратных характеристик к прочности и открытости программной экосистемы. Для пользователей это означает меньшую зависимость от одного производителя, более быструю разработку инноваций и доступ к более широкому спектру специализированных решений. Робот становится аппаратной платформой, на которой строится решение для программно-определяемой автоматизации.

Xpert.Digital обладает глубокими знаниями различных отраслей. Это позволяет нам разрабатывать индивидуальные стратегии, которые точно соответствуют требованиям и задачам вашего конкретного сегмента рынка. Постоянно анализируя тенденции рынка и следя за развитием отрасли, мы можем действовать дальновидно и предлагать инновационные решения. Благодаря сочетанию опыта и знаний мы создаем добавленную стоимость и даем нашим клиентам решающее конкурентное преимущество.

Подробнее об этом здесь:

• Используйте 5 -кратную компетентность Xpert.Digital в одном пакете – от 500 евро/месяц

Продвинутая мехатроника: физическая эволюция мощности

Параллельно с быстрым развитием программного обеспечения и искусственного интеллекта развивается и физическая форма тяжёлых роботов. Инновации в области проектирования, материаловедения и технологий рабочих органов имеют решающее значение для воплощения возросшего интеллекта в механическую производительность.

Инновации в дизайне и материалах: больше производительности при меньшей массе

Ключевой тенденцией является разработка более лёгких и компактных роботов с сохранением или повышением полезной нагрузки. Например, робот KUKA KR Fortec на 700 кг легче своего предшественника, а серия KR FORTEC ultra отличается лучшим в классе соотношением полезной нагрузки к массе. Снижение массы снижает требования к фундаменту, сокращает энергопотребление и позволяет использовать роботов на более густонаселённых и ограниченных в пространстве производственных объектах.

Это стало возможным благодаря передовым концепциям кинематики. Система двух рук KUKA и высокожёсткие конструкции рук Fanuc повышают точность и снижают вибрацию на высоких скоростях и при работе с большими нагрузками. Гибридный рычажный механизм Kawasaki устраняет необходимость в громоздких противовесах, увеличивая рабочее пространство робота.

Другим важным аспектом является модульность. В таких сериях роботов, как KUKA (KR Quantec, Fortec, Fortec ultra), всё чаще используются общие компоненты, например, центральные руки. Это упрощает обслуживание и снижает затраты на запасные части для клиентов, эксплуатирующих диверсифицированный парк роботов.

Для использования в экстремальных условиях теперь стандартно доступны специализированные версии, такие как «Литейная» или «Гигиеническая». Эти модели оснащены запястьями и корпусами со степенью защиты IP67, термо- и коррозионностойкими покрытиями и смазкой, безопасной для пищевых продуктов, что позволяет использовать их в литейных цехах, кузницах и на предприятиях пищевой промышленности.

Конечные исполнительные органы нового поколения: руки робота

Захваты на конце руки робота, называемые концевыми эффекторами, эволюционируют от простых пневматических зажимов до сложных мехатронных систем. Они всё чаще оснащаются передовыми датчиками, которые обеспечивают им адаптивную функциональность. Хотя они по-прежнему преимущественно используются в приложениях с низкой грузоподъёмностью, принципы мягкой робототехники и бионики влияют на технологию захватов. Цель — обеспечить обработку более широкого спектра объектов различных форм и материалов с большей надёжностью и меньшими усилиями. Для тяжёлых и сложных объектов разрабатываются многокоординатные полноприводные механизмы, обеспечивающие точные манипуляции.

Датчики силы и момента, установленные на запястье, наделяют робота «чувством осязания». Они позволяют ему выполнять чувствительные задачи, такие как точное соединение компонентов, приложение заданного усилия во время шлифования или безопасное реагирование на неожиданные столкновения.

Экосистема сенсоров: основа восприятия и безопасности

Современные тяжёлые роботы используют богатую экосистему внутренних и внешних датчиков. Внутренние датчики, такие как энкодеры двигателей и датчики крутящего момента в сочленениях, необходимы для точного управления движением. Внешние датчики, такие как 3D-камеры, лидары и ультразвуковые датчики, предоставляют данные для контроля окружающей среды и обеспечения безопасного взаимодействия человека и робота. Интегрированные системы защиты от столкновений и перегрузок могут запускать аварийную остановку в случае столкновения или чрезмерной нагрузки, защищая тем самым как робота, так и заготовку. Эти системы становятся всё более сложными и предлагают, например, пневматически регулируемые пороги срабатывания.

Устойчивость и эффективность: акцент на совокупной стоимости владения (TCO)

Энергоэффективность стала ключевой задачей проектирования. Благодаря облегченной конструкции, оптимизированным с помощью программного обеспечения траекториям движения и энергосберегающим режимам ожидания производители снижают энергопотребление своих роботов. Это не только снижает эксплуатационные расходы, но и улучшает воздействие решения автоматизации на окружающую среду. Упрощенные механические конструкции, например, такие, как у ABB, где на каждую ось используется только один двигатель, и модульная конструкция обеспечивают более высокую надежность (среднее время наработки на отказ, MTBF) и более быстрое время ремонта (среднее время ремонта, MTTR), что дополнительно снижает совокупную стоимость владения.

Достижения в области мехатроники тесно связаны с разработками программного обеспечения и искусственного интеллекта. Более жёсткая конструкция руки с пониженной вибрацией (совершенствование аппаратного обеспечения) является необходимым условием для усовершенствованного программного обеспечения управления движением (совершенствование программного обеспечения), позволяющего роботу двигаться быстрее и точнее. Алгоритмы планирования траектории на основе искусственного интеллекта позволяют затем рассчитать наиболее энергоэффективную траекторию именно для такой кинематики. Интегрированные датчики силы и момента, в свою очередь, обеспечивают обратную связь в режиме реального времени, позволяя управляющему программному обеспечению реагировать на непредвиденные силы и повышать надёжность процесса. Таким образом, производительность современного тяжёлого робота является эмерджентным свойством всей системы, в которой механика, датчики и программное обеспечение неразрывно связаны.

Расширенные горизонты: новые области применения тяжелой робототехники

Технологические достижения в области искусственного интеллекта, программного обеспечения и мехатроники позволяют использовать мощных роботов в отраслях, ранее полагавшихся на ручной труд или жёсткую автоматизацию. Роботы покидают контролируемые заводские цеха и покоряют динамичные и неструктурированные среды.

Автоматизированная строительная площадка

Строительная отрасль сталкивается с огромными трудностями из-за нехватки квалифицированных рабочих, высоких рисков для безопасности и растущей нагрузки на производительность. В результате 81% строительных компаний планируют внедрить роботов в течение следующих десяти лет.

Применение: Тяжёлые роботы обрабатывают массивные компоненты, такие как стальные профили, сборные железобетонные элементы и модульные дома. Они используются в автоматизированном производстве, например, для сверления, клёпки и крепления крупногабаритных деталей. В качестве примера можно привести робота Fischer BauBot, специально разработанного для сверления и установки штифтов на крупных строительных площадках. Роботы также могут быть оснащены режущим инструментом для высокоточной обработки бетонных и стальных деталей на месте.

Ключевые технологии: Успех в этой неструктурированной среде во многом зависит от распознавания объектов на основе искусственного интеллекта для определения материалов и препятствий, а также от надежных мобильных платформ.

Энергия будущего: автоматизация производства возобновляемой энергии

Масштабное расширение использования возобновляемых источников энергии требует более быстрого и экономичного производства и установки крупных компонентов, таких как лопасти ветряных турбин и солнечные панели.

Ветроэнергетика: При производстве лопастей ветряных турбин роботы используются для постобработки (обрезки, шлифовки, шпатлевки), что повышает качество и освобождает рабочих от вредных для здоровья задач. В процессе автоматизированной укладки волокон (AFP) роботизированные манипуляторы точно укладывают полосы углеродного или стекловолокна, что позволяет получать более лёгкие и прочные лопасти ротора. Специальные роботизированные системы обрабатывают основание лопасти (пиление, фрезерование, сверление), сокращая время цикла до 50% по сравнению с традиционными станками.

Солнечная энергетика: Такие компании, как Charge Robotics и Terabase, разрабатывают мобильные «фабрики», автоматизирующие предварительную сборку и установку целых секций солнечных модулей непосредственно на строительных площадках солнечных электростанций, что потенциально увеличивает производительность вдвое. Робот «Maximo» от AES использует искусственный интеллект, лидар и машинное зрение для автоматизации тяжёлых операций по подъёму и установке солнечных панелей, сокращая время и затраты до 50%. Система Hyperflex от Comau — это мобильная фабрика в полуприцепе, которая собирает и устанавливает солнечные трекеры прямо на месте.

Модернизация тяжелой промышленности: судостроение и авиакосмическая промышленность

Судостроение: Эта традиционно низкоавтоматизированная отрасль начинает внедрять мощных мобильных роботов. MR4Weld, разработанный Comau совместно с верфью Fincantieri, — это автономный мобильный сварочный робот, способный перемещаться по неструктурированным поверхностям судостроительной верфи и выполнять сварочные работы на крупных секциях корпуса. Это обеспечивает новый уровень гибкости и эффективности при сборке гигантских стальных конструкций.

Авиационно-космическая промышленность: Высокоточные тяжелые роботы используются для сверления, клепки и соединения крупных компонентов самолетов, таких как крылья и секции фюзеляжа, где требуются высочайшие уровни точности и повторяемости.

Замыкая цикл: роль в экономике замкнутого цикла

Цели устойчивого развития и правила ЕС обуславливают необходимость эффективной переработки и повторного производства сложной продукции.

Автоматизированная разборка: мощные роботы идеально подходят для разборки крупногабаритных и тяжелых изделий.

Аккумуляторы электромобилей: В связи с их большим весом и потенциальной опасностью (электрической и химической), роботизированная разборка аккумуляторов электромобилей имеет решающее значение для безопасной и экономичной переработки. В рамках исследовательских проектов разрабатываются роботизированные ячейки, которые автоматически разделяют аккумуляторные модули и ячейки.

Крупногабаритная электроника и двигатели: Институт Фраунгофера работает над роботизированными системами, которые используют искусственный интеллект и машинное зрение для автоматической разборки компьютеров, стиральных машин и электродвигателей с целью извлечения ценных материалов, таких как медь и редкоземельные магниты. Это важный шаг на пути к развитию «городской добычи полезных ископаемых».

Эти новые области применения имеют одну общую черту: они перемещают робота из высокоструктурированной, предсказуемой среды заводского цеха в динамичную, неструктурированную и зачастую суровую «поле». Это изменение среды является основным драйвером технологических разработок в области искусственного интеллекта, сенсорики и мехатроники. Техническая задача смещается от оптимизации повторяющихся движений к управлению неопределенностью. Будущий успех будет зависеть не столько от постепенного повышения скорости или точности, сколько от прорывов в области восприятия окружающей среды, автономной навигации и адаптивного планирования задач.

В то время, когда цифровое присутствие компании определяет ее успех, задача состоит в том, как сделать это присутствие аутентичным, индивидуальным и масштабным. Xpert.Digital предлагает инновационное решение, которое позиционирует себя как связующее звено между отраслевым центром, блогом и представителем бренда. Он сочетает в себе преимущества каналов коммуникации и продаж на одной платформе и позволяет публиковать материалы на 18 разных языках. Сотрудничество с партнерскими порталами и возможность публикации статей в Новостях Google, а также список рассылки прессы, насчитывающий около 8000 журналистов и читателей, максимизируют охват и видимость контента. Это представляет собой важный фактор во внешних продажах и маркетинге (SMarketing).

Подробнее об этом здесь:

• Аутентичный. Индивидуально. Глобально: стратегия Xpert.Digital для вашей компании

Граница сотрудничества: безопасное взаимодействие человека и робота с высокой полезной нагрузкой

Новая и, на первый взгляд, противоречивая тенденция — применение принципов коллаборативности к роботам, способным применять потенциально смертоносные силы. Это развитие превращает тяжёлых роботов из изолированных машин в мощных командных союзников.

За пределами клетки: спектр сотрудничества

Традиционная концепция безопасности, предполагающая эксплуатацию тяжёлых роботов в пределах защитных ограждений, неэффективна и создаёт жёсткое разделение задач человека и машины. Однако современное взаимодействие человека и робота (HRC) — это не единая концепция, а спектр, варьирующийся от простого сосуществования (робот останавливается при появлении человека в его рабочей зоне) до тесного взаимодействия (человек и робот одновременно работают над одной и той же деталью).

Ключевое преимущество такого подхода заключается в том, что, в отличие от традиционных лёгких коботов, промышленные роботы с поддержкой HRC не имеют ограничений по грузоподъёмности, скорости или точности. Таким образом, они сочетают в себе преимущества обоих миров: производительность промышленного робота и гибкость коллаборативного приложения.

Ключевые технологии для безопасной тяжелой металлообработки

Безопасное выполнение работ с использованием тяжелых роботов стало возможным благодаря сочетанию передовых сенсорных технологий и интеллектуальных функций управления.

Передовые датчики безопасности: в основе безопасного HRC лежит способность системы определять присутствие и намерения человека. Это достигается благодаря сертифицированным лазерным сканерам, 3D-камерам и даже чувствительным к давлению полам, которые создают вокруг робота динамические многоуровневые защитные поля.

Контроль скорости и дистанции (SSM): это ключевой метод взаимодействия, при котором скорость робота обратно пропорциональна расстоянию до человека. При приближении человека робот замедляется. Если человек подходит слишком близко, робот выполняет безопасную контролируемую остановку. Это обеспечивает плавное и эффективное взаимодействие без физических преград.

Ограничение мощности и усилия (PFL): Хотя это и представляет сложность из-за высокой инерции тяжёлых роботов, передовые системы управления и датчики крутящего момента в каждом сочленении позволяют даже крупным роботам работать в режиме ограничения усилия для выполнения определённых задач. Они мгновенно останавливаются при неожиданном контакте. Эта функция часто используется при ручном управлении или передаче управления.

Стандартизация и оценка рисков: Внедрение безопасных приложений HRC регулируется такими стандартами, как EN ISO 10218 и техническая спецификация ISO/TS 15066. Важнейшим условием всегда является тщательная оценка рисков для всего приложения – робота, захвата, заготовки и окружающей среды. Даже робот, изначально безопасный, может управлять опасным инструментом.

Эти разработки ведут к переосмыслению термина «кобот». Традиционно он ассоциировался с небольшими, лёгкими и изначально безопасными роботизированными манипуляторами. Интеграция коллаборативных функций в тяжёлых промышленных роботов разрушает эту парадигму. Термин «коллаборативный» эволюционирует от существительного (тип робота, «кобот») к прилагательному или набору функций («применение коллаборативного робота»). Будущее лежит не в бинарном выборе между «коботом» и «промышленным роботом», а в выборе промышленного робота с подходящей полезной нагрузкой и производительностью, который затем оснащается функциями коллаборативной безопасности, необходимыми для конкретного применения. Это значительно расширяет потенциал HRC в областях, ранее недоступных для тесного взаимодействия человека и машины, таких как сборка тяжёлых изделий или логистика.

RaaS объяснил: как компании снижают барьер для входа роботов

Рынок тяжёлой робототехники готов к устойчивому росту благодаря технологическим инновациям и выходу в новые секторы. Однако для успешного внедрения решений компаниям необходимо принимать стратегические решения, выходящие за рамки оценки чисто технологических решений.

Размер рынка и прогнозы роста

Мировой рынок промышленной робототехники — это значительный и растущий сектор. Прогнозы объёма рынка варьируются в зависимости от области применения и методологии анализа, но неизменно демонстрируют положительную динамику:

• Согласно одному анализу, рост составит 33,9 млрд долларов США в 2024 году до 60,5 млрд долларов США к 2030 году, что соответствует среднегодовому темпу роста (CAGR) в 9,9%.
• Другое исследование прогнозирует рост с 16,9 млрд долларов США (2024 год) до 29,4 млрд долларов США к 2029 году (CAGR 11,7%).
• Третий прогноз предсказывает рост с 19,9 млрд долларов США (2024 год) до 55,5 млрд долларов США к 2032 году (CAGR 14,2%).

Объем рынка робототехнических платформ для тяжелых условий эксплуатации оценивается в 333,5 млн долларов США к 2024 году, а к 2030 году прогнозируется его объем в 446,0 млн долларов США (среднегодовой темп роста 5,0%). Расхождение с общими показателями указывает на то, что роботы для тяжелых условий эксплуатации представляют собой сегмент рынка с высокой стоимостью, но с меньшим объемом.

По данным Международной федерации робототехники (IFR), мировой парк промышленных роботов в эксплуатации достиг рекордного уровня в 4,28 млн единиц в 2023 году, увеличившись на 10% по сравнению с предыдущим годом. Несмотря на временное сокращение рынка в 2024 году, ожидается, что долгосрочная тенденция роста возобновится в 2025 году. Азия, особенно Китай, остаётся крупнейшим и наиболее быстрорастущим рынком, на который приходится 70% новых установок.

Ключевые факторы и препятствия роста

Драйверы роста:

• Дефицит квалифицированной рабочей силы и демографические изменения: во многих промышленно развитых странах нехватка квалифицированных рабочих приводит к автоматизации физически тяжелых и повторяющихся задач.
• Индустрия 4.0 и интеллектуальное производство: сетевое взаимодействие и цифровизация производства требуют использования интеллектуальных и гибких роботов в качестве центральных компонентов.
• Развитие новых секторов: Рост все больше обусловлен внедрением в секторах за пределами автомобильной промышленности, таких как логистика, строительство и возобновляемая энергетика.
• Устойчивое развитие и возвращение в исходное положение: роботы повышают эффективность использования материалов, сокращают отходы и обеспечивают экономически эффективное внутреннее производство.

Препятствия:

• Высокие первоначальные инвестиции: затраты на робота, его интеграцию и необходимые периферийные устройства представляют собой существенное препятствие, особенно для малых и средних предприятий (МСП).
• Сложность интеграции: несмотря на более удобные интерфейсы, интеграция роботов в существующие устаревшие системы и обеспечение взаимодействия могут оставаться сложной задачей.

Стратегические императивы для реализации

Для компаний, рассматривающих возможность использования тяжелых роботов, решающее значение имеют следующие стратегические соображения:

• Смещение акцента с капитальных затрат (CAPEX) на совокупную стоимость владения (TCO) и окупаемость инвестиций (ROI): инвестиционные решения не должны основываться исключительно на цене приобретения. Необходим комплексный анализ совокупной стоимости владения (TCO) – энергопотребление, техническое обслуживание и доступность – а также окупаемости инвестиций (ROI) – повышением производительности, улучшением качества и снижением трудозатрат –
• Использование новых бизнес-моделей: такие модели, как «Робототехника как услуга» (RaaS), снижают первоначальный инвестиционный барьер, позволяя компаниям сдавать возможности роботов в аренду в качестве операционных расходов, а не капитальных вложений.
• Инвестируйте в развитие персонала: упрощение программирования не устраняет потребность в квалифицированных сотрудниках. Напротив, оно смещает необходимые навыки с программирования на более сложные задачи, такие как оптимизация процессов, мониторинг и обслуживание систем. Компаниям необходимо инвестировать в обучение своих сотрудников для эффективного управления и взаимодействия с этими интеллектуальными машинами.
• Приоритет программного обеспечения и экосистем: при выборе робота ключевыми критериями должны быть программная платформа производителя, удобство использования и широта экосистемы партнёров. Развитая экосистема обеспечивает доступ к готовым решениям и защищает инвестиции от меняющихся требований.

☑️ Поддержка МСП в разработке стратегии, консультировании, планировании и реализации.

☑️ Создание или корректировка цифровой стратегии и цифровизации.

☑️ Расширение и оптимизация процессов международных продаж.

☑️ Глобальные и цифровые торговые платформы B2B

☑️ Пионерское развитие бизнеса

 

Буду рад стать вашим личным консультантом.

Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму ниже, или просто позвонить мне по телефону +49 89 89 674 804 (Мюнхен) .

Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.

 

 

Xpert.Digital — это промышленный центр с упором на цифровизацию, машиностроение, логистику/внутреннюю логистику и фотоэлектрическую энергетику.

С помощью нашего решения для развития бизнеса на 360° мы поддерживаем известные компании, начиная с нового бизнеса и заканчивая послепродажным обслуживанием.

Аналитика рынка, маркетинг, автоматизация маркетинга, разработка контента, PR, почтовые кампании, персонализированные социальные сети и привлечение потенциальных клиентов являются частью наших цифровых инструментов.

Вы можете найти больше по адресу: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus