Коллаборативные роботы: особенности внедрения и области применения
В начале 2025 года правительство РФ утвердило единый план по достижению национальных целей развития до 2030 и на перспективу до 2036 года. Похоже, это попытка сформировать ту самую единую стратегию сродни генплану, на отсутствие которой сетовали промышленники в последние годы. Составители документа, объединив ключевые нацпроекты и госпрограммы, учли и поручение президента о вхождении России в топ‑25 стран мира по плотности роботизации.
По приведённым в плане данным, в 2024 году наша страна поднялась на этом рейтинге на 45‑е место — сейчас на 10 тыс. человек приходится 21 робот. Однако уже в следующем году плотность должна вырасти почти в два раза — до 40 машин на то же количество сотрудников. В их числе будут как промышленные, так и коллаборативные роботы.
Проще интеграция — быстрее роботизация
Чтобы проанализировать текущую ситуацию на российском рынке робототехники и оценить перспективы его развития, мы обратились к отечественным компаниям, которые являются разработчиками и интеграторами этого оборудования.
Поддержку редакции в подготовке материала оказала Национальная ассоциации участников рынка робототехники. По мнению исполнительного директора НАУРР Ольги Мудровой, коллаборативные роботы могут существенно помочь в автоматизации производств и повышения плотности роботизации, особенно с учётом дефицита рабочих кадров.
«Человек изначально создавал кобота для совместной работы с ним. Как и традиционные промышленные манипуляторы, коллаборативные роботы используют для решения производственных задач. Они не требуют перестройки инфраструктуры производства, поскольку для выполнения операций им нужно существенно меньше пространства, чем промышленным.
Это особенно важно на предприятиях, где технологический процесс включает большое количество повторяемых операций, но нет возможности разместить стандартную ячейку с промышленным роботом-манипулятором.
Также актуально применение коботов для обслуживания имеющегося оборудования. Самый масштабируемый пример — загрузка-выгрузка станков. Таких предприятий в России очень много, поэтому внедрение коллаборативных роботов видится перспективным направлением», — пояснила Ольга Мудрова.
Коботы уже являются неотъемлемой частью робототехники и ключевым элементом процесса автоматизации различных производств, убеждён генеральный директор ООО «ЭлитМатик» Алексей Бунеев.
«С коллаборативным роботом гораздо проще работать, чем с индустриальным: для него легче писать программы, его интерфейс интуитивно понятен и максимально доступен даже для начинающего пользователя. Техническое обслуживание кобота не занимает много времени, поскольку нет необходимости смазывать механические узлы и производить замену масла.
За счёт этих преимуществ предприятия могут внедрять коллаборативные роботы как самостоятельно, так и с помощью системных интеграторов. Именно эти факты обеспечивают большой спектр применения, лёгкое и быстрое внедрение», — подчеркнул глава компании.
На скорость интеграции коллаборативных роботов обратил внимание и генеральный директор ООО «Промобот» Максим Чугунов. По его словам, в достижении высоких показателей плотности роботизации промышленности коботы будут играть ключевую роль, поскольку поставленные задачи весьма амбициозны, и важным фактором их успешного выполнения станет именно скорость внедрения.
«Коллаборативные роботы интегрируются значительно быстрее, чем промышленные. Это позволяет избежать сложных работ по постройке ячеек и упрощает установку робототехнических систем», — акцентировал внимание Максим Чугунов.
По мнению директора по развитию ООО «РОБОПРО» Константина Толстого, перспективы внедрения коботов связаны с тем, что большая часть производств в нашей стране относится к мелкосерийным.
«В отличие от самых „роботизированных” стран, в России нет массового производства автомобилей и компонентов к ним, нет крупносерийного выпуска электроники. У нас основная часть предприятий имеет среднюю и мелкую серию, где большие роботизированные комплексы нерелевантны.
А коботы как раз можно использовать для автоматизации локальных участков благодаря компактным размерам, простоте интеграции и функциям безопасности. Это может быть металлообрабатывающий станок или „хвост” конвейера на кондитерском производстве, где раньше работал человек, а сейчас из-за нехватки кадров его место пустует, и производительность снижается», — пояснил Константин Толстой.
Главное преимущество коботов — умение работать бок о бок с человеком. Это особенно важно для предприятий, которые хотят автоматизировать свои бизнес-процессы, но при этом пока не готовы к масштабной перестройке производства, считает коммерческий директор проектного офиса «Робототехника» АО «Росатом Сервис» Дмитрий Кайнов. Именно поэтому, с его точки зрения, коллаборативные роботы могут сыграть значимую роль в достижении цели по вхождению России в топ‑25 стран по роботизации промышленности к 2030 году.
«По сути, коботы — своеобразный мост между человеком и роботом. Они помогают быстрее внедрять технологии, делая производство современным, эффективным и гибким, что полностью соответствует запросам рынка и темпам развития промышленности в России. Коботы легко настраиваются, занимают минимум места и стоят в разы дешевле традиционных промышленных роботов.
Это делает их максимально подходящими для малых и средних предприятий, составляющих значительную часть российской промышленности. Кроме того, коботы хорошо справляются с высокоточными задачами, что открывает уникальные возможности для таких отраслей, как электроника, фармацевтика и машиностроение», — поделился своим видением перспектив роботизации Дмитрий Кайнов.
Как и коллеги по отрасли, основатель и руководитель Samos — инжинирингового проекта ООО «НПК Специальная металлургия» Алёна Смагина поддерживает идею о том, что внедрение коботов способствует увеличению плотности роботизации в России. Но при этом подчёркивает, что речь идёт именно о количественном росте, так как качественно поднять уровень автоматизации и эффективности производств могут только промышленные роботы.
«Это связано с тем, что коботы имеют ограничения, обусловленные их конструктивными особенностями. Они оснащены редукторами и приводами с датчиками безопасности, чтобы обеспечивать защиту людей. Рабочие скорости и точность позиционирования коллаборативных роботов существенно ниже, что значительно ограничивает их производительность в сравнении с промышленными.
В то же время в наши дни взаимодействие человека и машины остаётся ключевым элементом современного производственного процесса, поэтому нельзя исключать сферы применения, где будет уместным внедрение именно коботов», — убеждена Алёна Смагина.
Благодаря более низкой стоимости и небольшим размерам коботы позволяют малому и среднему бизнесу расширить производственные задачи без серьёзной перестройки цехов или аренды новых помещений, подтверждает директор по развитию ООО «Тесвел» Алёна Городушкина.
«Их установка и запуск в эксплуатацию занимают несколько часов, а программирование не требует углубленных специальных навыков. Также важно, что коботов можно перенастроить на выполнение других производственных работ, что, несомненно, является плюсом и повышает решение дополнительных технологических задач на производстве.
Но не менее важно интегрировать коботы в образовательный процесс, поскольку с их помощью можно быстро и понятно обучиться программированию роботов. С точки зрения перспектив роботизации промышленности оснащение коботами высших и средних образовательных учреждений обеспечит существенный вклад в формирование будущего кадрового потенциала страны», — подчеркнула Алёна Городушкина.
Кобот человеку друг
Говоря о сферах применения коллаборативных роботов, многие участники нашей заочной дискуссии сходятся во мнении, что их внедрение наиболее эффективно на участках с повторяющимися операциями.
«На мой взгляд, коллаборативные роботы нужно применять на производстве, где требуется нанесение клея, компаунда, герметика. Это очень точная и монотонная работа, которая требует серьёзных физических затрат от человека, а кобот справится с задачей быстро и эффективно. Также коллаборативных роботов можно масштабно применять в производстве электроники.
Нанесение пасты, маркировка, завинчивание, перенос и укладка мелких комплектующих — с этими задачами они отлично справляются. Как и с типовыми операциями по перекладке и палетированию продукции. В отдельных случаях коботов используют при обслуживании лабораторного оборудования. Думаю, это перспективное направление, так как на каждом более-менее крупном заводе есть своя лаборатория», — отметила Алёна Городушкина.
«В России чаще всего коботы используют в металлообработке и машиностроении для замены человека либо совместной с ним работы. Однако мировой опыт свидетельствует о безграничности применения коллаборативных роботов за счёт их безопасности, лёгкости внедрения и стоимости. Их использование помогает освободить сотрудников от опасной и физически тяжёлой работы, связанной с риском для жизни.
Отдельно отмечу перспективы использования коллаборативных мобильных роботов и автономных вилочных погрузчиков. Это оборудование даёт уникальную возможность реализовать внутрицеховое перемещение изделий и заготовок, полностью автоматизировать работу на складах, а также открывает возможности для совместного использования кобота на мобильной платформе. Например, такое решение может обслуживать несколько станков с ЧПУ», — поделился опытом Алексей Бунеев.
Максим Чугунов также считает, что на сегодняшний день целесообразно внедрять коллаборативных роботов для выполнения таких операций, как перемещение, упаковка, сортировка, палетизация, маркировка, нанесение клея, покраска, сварка и другие монотонные повторяющиеся процессы. По его наблюдениям, коботы находят применение в пищевой, металлургической, фармацевтической, химической, электронной и других отраслях промышленности.
«Коботы лучше всего подходят для автоматизации задач, требующих точности, повторяемости и взаимодействия с человеком. Это может быть сборка, упаковка, тестирование продукции, сварка, монтаж мелких деталей и даже работа с хрупкими материалами. Их главный плюс — универсальность и возможность быстро адаптироваться к разным задачам без сложной перенастройки.
Также коботы могут пригодиться в логистике, особенно в складских процессах, где они будут работать в тесной связке с людьми. Что касается перспективных направлений, коботы уже применяются в таких сферах, как агропромышленный комплекс или медицина. При этом в хирургии или диагностике их возможности только начинают изучать», — пояснил Дмитрий Кайнов.
Константин Толстой подтвердил, что коботы находят применение за пределами тяжёлой промышленности, в том числе в медицине. Например, партнёры «РОБОПРО» из Института биомедицинской инженерии МИСИС совместно с 3D Bioprinting провели в ходе операции биопечать сразу на человеке с помощью кобота, возместив дефект мягких тканей предплечья.
По словам директора по развитию компании, после успешного завершения клинических испытаний это решение может получить массовое применение в клиниках по всей стране.
Есть ли разница?
Преподаватель кафедры «Мехатроника и робототехника», заместитель генерального директора ООО «Степень Свободы» Алиса Сотникова считает, что между сферами применения коллаборативных и промышленных роботов нет чётких границ. И те, и другие можно использовать для сварки, нанесения покрытий, сборки, полировки и обслуживания станков с ЧПУ.
Перспективы применения коллаборативных роботов, как и любых других, по мнению специалиста, заключаются в их интеллектуализации, что позволит автоматически увеличить номенклатуру деталей, с которыми роботы могут справиться без вмешательства оператора.
«С точки зрения кинематики отличий между промышленными и коллаборативными роботами нет. Коботы обладают более дружественным интерфейсом и наличием обратных связей, что делает их относительно безопасными для человека, который работает в той же зоне.
Можно считать, что коботы — это следующий виток эволюции роботов, до которых мы пока не дошли естественным путём. Но в связи с отсутствием кинематической разницы промышленные и коллаборативные роботы взаимозаменяемы, особенно на технологических операциях, которые не требуют большой грузоподъёмности.
Учитывая почти одинаковую стоимость, в нашей стране эта взаимозаменяемость — распространённая практика. То, что коботы выделены в отдельную категорию ГОСТа, говорит лишь о постепенном развитии нормативно-правовой базы для более интеллектуальных решений», — убеждена Алиса Сотникова.
Алёна Городушкина подтверждает, что по ключевым показателям (количество степеней свободы, принцип работы) как таковой границы между коллаборативными и промышленными роботами нет. Есть различие между функциональным исполнением, материалом, комплектующими, программным обеспечением, грузоподъёмностью и досягаемостью.
«По сути, коллаборативный робот — это разновидность промышленного, выполненная из облегчённого сплава, оснащённая программным или аппаратными датчиками, благодаря которым робот останавливается при соприкосновении с предметом или человеком. Безусловно, коллаборация промышленного робота и кобота возможна, всё зависит от того, какую задачу необходимо закрыть.
В этом случае в первую очередь нужно подумать о безопасности: оснастить роботизированную ячейку ограждением или лидарами, установить единую панель управления роботами — это уже высокотехнологичное производство», — поделилась мнением директор по развитию компании «Тесвел».
В то же время Константин Толстой настаивает на том, что промышленные и коллаборативные роботы представляют собой совершенно разные решения, как по конструкции, так и по программному обеспечению.
«Например, наш кобот может поднимать 10 кг и сам весит 38 кг, а вес традиционного робота со схожими показателями по грузоподъёмности может составлять более 200 кг. Естественно, у него в разы выше инерция, поэтому остановиться быстро, не причинив вреда человеку, он не сможет.
Именно для этого конструкцию кобота делают облегчённой, используют другие материалы, и под это рассчитаны возможности ПО. Кобот можно передвигать из одной точки в другую и давать ему команды в этих точках. А вот получится ли так передвигать двухсоткиллограммовый робот у среднестатистического человека?
Я не уверен. Но если мы говорим про законченные решения на базе роботов, то есть робототехнические комплексы, тут есть возможность написания более дружелюбного ПО с возможностью самостоятельной переналадки робота при необходимости и установки дополнительных систем безопасности. Правда, это может существенно увеличить стоимость проекта», — подчеркнул директор по развитию «РОБОПРО».
Области применения
И здесь мы подходим к вопросу о том, в каких случаях целесообразно задуматься о внедрении коллаборативного робота, а когда лучше остановиться на промышленном варианте. По опыту Ольги Мудровой, коботов действительно можно применять для тех же задач, что и традиционных промышленных роботов.
«Основное ограничение — в грузоподъёмности: наиболее часто встречающиеся модели коботов могут поднимать изделия весом до 20 кг. Расширение сфер применения коботов происходит в том числе с увеличением их линейки. Новые и перспективные направления — лабораторные исследования, медицинская диагностика, сфера услуг, а также выполнение манипуляций, требующих мелкой моторики: завинчивание крышек, работа с мотками электропроводки, сборка катушек трансформаторов и т. д.», — пояснила исполнительный директор НАУРР.
«Коллаборативные роботы способны осваивать любые процессы, поддающиеся роботизации. И если у компании есть возможность задействовать промышленного робота, то нецелесообразно жертвовать временем и эффективностью, переплачивая за системы безопасности в коботах», — дополняет Алёна Смагина.
«Коботы легче интегрируются в производственные процессы по сравнению с индустриальными роботами, поскольку отсутствует необходимость в установке пассивных систем безопасности, таких как ограждения, фотобарьеры и концевики на дверях.
Однако следует помнить, что коботы, не оснащённые внешними системами безопасности, подвержены рискам, связанным с перемещением по производству грузов, рабочих и т. д. Таким образом, при внедрении коботов необходимо тщательно оценить их рабочие условия и эксплуатационные риски», — продолжает основатель компании SAMOS.
Ещё один нюанс, о котором следует помнить, — необходимость грамотной интеграции кобота в действующее производство.
«Несмотря на небольшие габариты и возможность максимально быстро разместить устройство на производстве, необходимо учитывать, что коботы также необходимо программировать и уметь ими управлять. Кроме того, далеко не каждый процесс подходит для реализации системы „человек — кобот”.
Поэтому установке коботов должна предшествовать работа по проведению технико-технологического аудита предприятия, выявление „узких” производственных мест и выбор наиболее подходящих технологий и оборудования для решения задач», — рекомендует Ольга Мудрова.
Алёна Городушкина подтверждает, что кобот не всегда может справиться с теми технологическими задачами, которые требуется решить на конкретном производстве. Помимо грузоподъёмности, ограничивающим фактором является скорость: как уже упоминалось ранее, в связи с техническими особенностями, обусловленными необходимостью обеспечивать безопасность человека, коллаборативные роботы медленнее, чем промышленные.
«Для эксплуатации во вредных условиях (под влиянием химических препаратов, пыли, воды, смазочных материалов, краски и других факторов) на коботы необходимо надевать защитные чехлы или использовать модели с классом защиты IP67. Такие коботы есть на рынке, но даже в этом исполнении их не всегда можно применить на производствах с агрессивной рабочей средой», — дополнила директор по развитию компании «Тесвел».
По опыту Алексея Бунеева, основная сложность заключается в том, что далеко не все участники отрасли готовы принять саму возможность внедрения роботов на производстве.
«Работа с ними может быть непривычной и непонятной, поэтому для адаптации и перестройки процессов (производственных, технического обслуживания и поддержки) потребуется время. Предприятия всегда оценивают риски, связанные с надёжностью решения, временем реакции техподдержки и доступностью запасных частей. Всё это тормозит процесс роботизации», — отмечает генеральный директор «ЭлитМатик».
О том, что в отрасли присутствует страх перед роботизацией, свидетельствует и опыт специалистов компании «РОБОПРО». По наблюдениям Константина Толстого, для производственников робот — сложное устройство, которым они не умеют управлять и не знают, как действовать, когда останутся с ним наедине, без интегратора.
«Обычно эта боязнь уходит после первого внедрения, когда люди на местах понимают, что робот — такое же устройство, как и станок или упаковочная машина, установленные на их предприятии. Также часто сложности с внедрением возникают из-за неготовности самого производства или технологии к роботизации.
У нас есть клиенты, имеющие более 100 сборочных постов с работниками, где каждый человек выполняет полный цикл сборки изделия. И теперь они пересматривают технологию, чтобы разделить одинаковые процессы на участки и среди них выделить повторяющиеся монотонные задачи», — поделился опытом директор по развитию «РОБОПРО».
«Одним из основных препятствий при внедрении коллаборативных роботов на предприятиях является низкий уровень цифровизации. Установка таких систем обычно требует интеграции с существующими системами, включая учёт продукции и другие автоматизированные процессы. Конечно, предприятия, которые всё ещё ведут деятельность в „аналоговом формате”, пока не готовы к внедрению роботов», — подтверждает Максим Чугунов.
Наряду с уже перечисленными факторами Дмитрий Кайнов выделяет ещё один — высокий порог начальных инвестиций. Да, коллаборативные роботы стоят дешевле, чем промышленные, но для малых и средних предприятий это всё же могут быть довольно значительные вложения. Особенно если в составе робототехнического комплекса присутствуют элементы систем технического зрения, дополняет Алиса Сотникова.
По её опыту, сложности с внедрением коботов также возникают из-за бессистемности в цеху, когда технологические узлы не связаны между собой. Чтобы отладить эти процессы, необходимы длительные и дорогостоящие изменения. Другой фактор риска — широкая и изменчивая номенклатура обрабатываемых деталей. Это приводит к частой переналадке и, как следствие, требует постоянных обращений к интегратору робототехнического комплекса.
Ольга Мудрова, исполнительный директор Национальной ассоциации участников рынка робототехники (НАУРР)
«Граница между коллаборативными и традиционными промышленными роботами стирается уже сейчас. В будущем при поиске решения для автоматизации интеграторы будут не столько выбирать между ними, сколько исходить из специфики процесса, который нужно автоматизировать. И это наиболее правильный подход, обеспечивающий максимальный эффект от применения роботизированного комплекса для потребителя».
Алёна Смагина, основатель Samos — инжинирингового проекта ООО «НПК Специальная металлургия»
«Коботы и промышленные роботы принципиально отличаются своим конструктивным устройством, и это остаётся неизменным. Лёгкость программирования коботов в сравнении с промышленными роботами на практике не подтверждается, так как логика написания программ остаётся одинаковой. Со временем начинающий специалист начинает инстинктивно программировать промышленного робота без лишних затруднений».
Алиса Сотникова, преподаватель кафедры «Мехатроника и робототехника», заместитель генерального директора ООО «Степень Свободы»
«Границ между коботами и роботами нет и никогда не было. Все они представляют собой набор двигателей в металлическом корпусе с системой управления. Всё остальное — это комплекс дополнительных функций, обеспечивающих безопасность на производстве. Пока парадигма совместного использования роботов в Россию не пришла, мы внедряем коллаборативные роботы по той же логике, что и промышленные.
Разница лишь в том, что если вас ударит коллаборативный робот, то он остановится, тогда как промышленный продолжит выполнение операций. Но сам факт удара сохраняется. Коллаборативных и промышленных роботов нужно делать более чувствительными, но это сразу повлияет на стоимость их внедрения и скорость технологических процессов».
Дмитрий Кайнов, коммерческий директор проектного офиса «Робототехника» АО «Росатом Сервис»
«Универсализация — это мировой тренд в сфере робототехники на сегодняшний день. Ведущие мировые производители постепенно стремятся объединить и унифицировать промышленных роботов с коботами в целях создания единой среды программирования и оперирования. Однако полностью эта граница вряд ли исчезнет, прежде всего ввиду различий их основных задач и требований к безопасности».
Алёна Городушкина, директор по развитию ООО «Тесвел»
«Промышленные роботы нацелены в первую очередь на скорость выполнения операций, мощность и автономность, коботы же ориентированы на совместную работу с человеком, что предполагает значительно сниженную мощность и скорость.
В связи с этим в последнее время начинает зарождаться тенденция на создание гибридных решений, которые объединят мощность промышленных роботов и безопасность с адаптивностью к процессам коботов. Такие решения станут средним звеном по ценовой политике».
Текст: Мария Кармакова. Фото предоставлены PromoGroup Media.
