«Прорывные» роботы

По данным Международной федерации робототехники (IFR), две трети мирового рынка этой отрасли в 2017 году занимали автомобилестроение и производство электроники — соответственно 33 и 32%. Атомная промышленность в том же исследовании скрыта в графе «Прочие» — 15%. Она входит в число наименее роботизированных отраслей наряду с судостроением, самолетостроением, добычей полезных ископаемых и сельским хозяйством. Почему так?

В первую очередь это связано с тем, что пока нет радиационно-­стойких роботов, которые могли бы полностью заменить другие средства автоматизации и механизации. Электронные компоненты подвержены воздействию ионизирующего излучения, это многократно подтверждалось, в том числе при ликвидации чернобыльской и фукусимской аварий.

Чтобы минимизировать влияние радиации на уязвимые компоненты оборудования, их обычно выносят за пределы радиационных полей. Например, в горячих камерах, где работают с ОЯТ, находятся механические части манипуляторов, а приводы вынесены в операторскую.

Какие качества для «атомных» роботов самые важные?

Во-первых, как я уже сказал, робот должен обладать радиационной стойкостью. Во-вторых, он должен быть устойчивым к агрессивным веществам, которые применяются при дезактивации поверхностей. В‑третьих, он должен иметь большой гарантированный ресурс работы. Робот с низким ресурсом сам скоро превратится в радиоактивные отходы. И помимо затрат на приобретение этого робота нужно будет заложить в смету затраты на его утилизацию.

Насколько «атомные» роботы разнообразны внешне?

Конструктивное исполнение роботов зависит от области их применения. Мобильная версия чаще всего устанавливается на гусеничную платформу, стационарная — на неподвижную станину или поворотную платформу. Развиваются антропоморфные роботы — они легко проникают в труднодоступные места.

Есть интересная разновидность роботов — коботы (коллаборативные роботы). Они предназначены для совместной работы с человеком и оснащены датчиками, контролирующими положение находящегося рядом человека, чтобы не причинить ему вреда.

Популярны, конечно, роботы-­манипуляторы. Один из ведущих мировых производителей силовых и копирующих манипуляторов Hans Walischmiller (HWM) недавно расширил линейку, разработав модель A1000S: она отличается от предыдущей функцией обучения и повторения. Эта функция позволяет роботу запоминать траекторию движения рабочего органа — манипулятора и место хранения сменного инструмента, то есть робот может выполнять повторяющиеся операции в полуавтоматическом режиме, упрощая работу оператора.

Но это видовое разнообразие со временем сократится: в каждой области применения останется гораздо меньше видов роботов.

Как вы считаете, могут ли «атомные» роботы стать тиражируемым товаром? Или это уникальные устройства, которые будут всегда создаваться для выполнения определенных задач, поштучно?

Думаю, что появятся роботы, которые смогут выполнять различные работы в определенной области. Робот хорош тем, что его можно перенастраивать: сегодня он выполняет операцию на одном технологическом участке, а завтра его можно перепрограммировать и поставить на другой. В этом отличие роботов от простых автоматов — конкретных механизмов, используемых для конкретных операций. В отличие от механизированного аппарата, робот может выполнять и две операции в час, и 100.

Поэтому там, где это возможно, роботизация пойдет по пути универсализации. Во-первых, это снизит себестоимость единицы продукции за счет массового производства. Во-вторых, любые механизмы приходится ремонтировать. Значит, необходимо иметь на складе какое-то количество запчастей, чтобы один вышедший из строя механизм не останавливал все производство. И чем меньше будет разных типов роботов, тем меньше потребуется запчастей. Соответственно, уменьшатся площади складов. Универсализация также важна для единства программного обеспечения, без которого робот — всего лишь кусок железа.

Насколько высока конкуренция на рынке робототехники для атомной индустрии в России? Каких ключевых игроков вы можете назвать?

На российском рынке таких игроков немного. Например, мы работаем с компанией «Диаконт» и Центральным научно-­исследовательским институтом робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК). Обе организации находятся в Санкт-­Петербурге. Еще роботов, в том числе знаменитого Федора, который летал на МКС, производит НПО «Андроидная техника». У этой организации, кстати, есть совместные разработки с Росатомом. Из зарубежных игроков в России представлен международный концерн KUKA, его центр компетенций применения робототехники в атомной промышленности находится в Великобритании. Не так давно в московском представительстве этой компании проводился семинар, на котором производители демонстрировали возможности своих роботов. Еще есть роботы компании Brokk, их применяют при выводе из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов.

Отстает ли Россия в этом направлении от зарубежных коллег или все находятся примерно на одной стадии развития?

В части общепромышленных роботов мы отстаем, потому что долгое время не развивали это направление и стартовали сравнительно недавно.

Что касается применения роботов в атомной энергетике, я считаю, что дополнительным положительным эффектом реализации проекта «Прорыв» станет существенное продвижение в развитии роботизации ядерного топливного цикла.

Как деятельность вашей команды связана с роботизацией?

Мы с коллегами по проектному направлению «Прорыв» под научным руководством Евгения Адамова создаем не только опытно-­демонстрационный энергокомплекс на площадке Сибирского химкомбината, но и промышленный энергокомплекс. Для этого комплекса мы разрабатываем роботизированные производства по изготовлению уран-плутониевого ядерного топлива и переработке ОЯТ.

Важный нюанс: мы не внедряем роботов в готовые технологические линии, мы сразу, на этапе проектирования, создаем роботизированное производство топлива. В прошлом году выполнили концептуальную проработку такого производства. Итоги работы показали существенное сокращение производственных площадей и упрощение передачи продукции между участками. В результате был достигнут серьезный экономический эффект. Одним из преимуществ применения роботов станет поддержание на стабильном уровне качества продукции.

В этом году мы разрабатываем концепцию применения роботов для переработки ОЯТ. Тут мы также надеемся получить положительный экономический эффект. Но самое главное —применение роботов дополнительно защитит персонал от воздействия радиации на операциях, требующих участия человека, например, при замене фильтров системы газоочистки. Думаю, что результаты 2020 года в этой области докажут правильность выбранного нами подхода.

То есть нынешний статус разработок —проработка концепции и проекта?

Не совсем так. Предпроектные работы, конечно, являются интегрирующим звеном. Но параллельно идут эксперименты, создаются макеты оборудования, узлы роботов, разрабатываются системы технического зрения, программного обеспечения. Это комплексная работа проектировщиков, конструкторов и технологов: разработки одних учитываются в работе других, улучшая конечный результат.

Давайте еще раз перечислим все функции, которые в проекте «Прорыв» могут взять на себя роботы.

Роботы будут применяться в основном технологическом процессе, при ремонте, пробоотборе и пробоподготовке. Также они будут использоваться в дезактивации и при обращении с радиоактивными отходами. Роботизация затронет все стадии замкнутого ядерного топливного цикла: от изготовления ядерного топлива до обращения с радиоактивными отходами.

Как будут выглядеть ваши роботы?

Наш робот похож на механическую руку с заменяемым захватом. Эта рука будет запрограммирована на выполнение стандартных действий. Технологические участки будут оснащены системой видеонаблюдения. За ­правильностью выполнения действий будет следить оператор, который, если нужно, сможет отклониться от намеченного технологического процесса и заставить робота выполнять другие действия. Оператор удален от производственных участков, может даже находиться в другом здании. Роботы-руки будут размещаться либо стационарно на производственном участке, либо на подвижной платформе — тогда они смогут перемещаться между участками.

Можно ли примерно подсчитать, сколько таких роботов понадобится на «Прорыве»?

Это покажет проектная проработка. Именно поэтому мы работаем по всем направлениям параллельно, а не по классической постадийной схеме: разработка технологического процесса — проработка конструкции — испытания. Опыт показал, что разрабатывать отдельно оборудование, потом — отдельно роботов и совмещать все это в ­производстве — неэффективно. Мы ожидаем синергетического эффекта от того, что одновременно закладываем требования со стороны оборудования к роботам и со стороны роботов — к оборудованию, чтобы они могли его отремонтировать. То есть при разработке оборудования для производства учитывается то, что это оборудование будет обслуживаться роботом. А работа проектировщиков показывает, где наиболее эффективно применение роботов с точки зрения производства в целом. Такое движение по всем направлениям сразу помогает ­выработать ясное видение конечного ­результата и оценить все возможные проблемы.

Как вы считаете, ваш опыт можно будет ­тиражировать на другие дивизионы ­Росатома?

Да, после выполнения необходимого объема НИОКР. Более того, мы отправили предложения разработчикам единой стратегии по цифровизации Росатома: рассказали, какие наши разработки могут пригодиться в других направлениях деятельности госкорпорации.

Можно ли утверждать, что роботизация —долгосрочная тенденция?

Безусловно. Роботизация минимизирует многие риски, в том числе связанные с остановкой производства. Например, в условиях пандемии коронавируса применение роботов позволило бы продолжать выпуск продукции без риска заражения людей. Конечно, появятся и новые серьезные вызовы — например, связанные с ИТ‑технологиями.

Как только человечество изобрело роботов, тут же появился страх, что они захватят рабочие места и людям негде будет работать. Как вы думаете, насколько обоснованны такие опасения?

Думаю, этого не произойдет, но рабочие места видоизменятся. По оценкам аналитического отчета Sberbank Robotics Laboratory за 2019 год, только четверть рабочих мест можно автоматизировать более чем на 70%. Скорее речь идет о дополнительном барьере надежности и безопасности при выполнении операций, особенно в атомной отрасли. Роботы смогут разгрузить людей: человек, вместо того чтобы сам выполнять технологические операции, будет контролировать работу робота. Кроме того, появится новая сфера бизнеса: будут развиваться сервисные службы по ремонту и перенастройке роботов.