Сколтех – молодой институт, который создавался под эгидой известного Массачусетского технологического университета MIT, чьи выпускники производят 12% всего ВВП США. На сегодня лаборатория, которую представляет Дмитрий Тетерюков, существует всего два с половиной года, но она уже отмечена несколькими международными наградами, и активно покоряет как российский, так и мировой рынок робототехники. Главное достижение лаборатории за время существования – победа в российском этапе Евробота-2016, одного из самых престижных молодежных соревнований робототехнических команд.
«Рынок робототехники испытывает большой рост в мире. Большинство развитых индустриальных стран делают ставку именно на эту сферу. В 2015 году продажи роботов увеличились на 15% и дошли до 250 тысяч единиц, что стало самым высоким уровнем роста, зафиксированным когда-либо. Особенно простимулировали этот рост электронная промышленность и металлургия. В 2018 году ожидается 414 тысяч роботов в продаже по всему миру», – рассказывает Дмитрий Тетерюков.
Сейчас на рынке робототехники лидируют Япония и Германия. Япония сделала ставку на роботов еще 40 лет назад и заметно преуспела в этом направлении, но в последние годы ее обгоняют Южная Корея и Сингапур, где на десять тысяч сотрудников приходится 478 роботов. Среди лидеров также Тайвань с высоким уровнем развития электронной промышленности. В Китае плотность роботов составляет половину средней плотности по миру – 33 робота на десять тысяч человек (средняя плотность по миру – 66 роботов на десять тысяч человек). В России этот показатель равен примерно одному-двум роботам. Годовая продажа роботов в России колеблется в пределах 500-600 экземпляров. Объем хоть и небольшой, однако он увеличивается, и положение России в общемировом поле хоть и выгодно лидерам рынка, но саму Россию не устраивает, поэтому этот рынок у нас активно развивают.
Почему же рынок роботов продолжает расти, а новые дроны все больше привлекают внимание владельцев предприятий? Некоторые компании сегодня стремятся к полной автоматизации и, соответственно, уменьшению затрат, поэтому новые системы все более актуальны. Опыт нескольких компаний, чей успех в производстве новых роботехнологий непререкаем, демонстрирует, как роботы все чаще становятся частью нашей жизни.
Известная компания Tesla Inc. включает пять тысяч сотрудников и 600 роботов. Именно так Илон Маск – основатель компании и родоначальник технологических инициатив, делает ставку на автоматизацию рабочего процесса и уменьшение затрат. Компания Tesla Inc. – пример предприятия, которое хорошо развивается и в информационном поле, и в индустриальном, хотя сегодня часто в России можно услышать ошибочное мнение о том, что компания уже неконкурентоспособна. В основном роботы Tesla используются для сварочных операций, нанесения краски на поверхность и еще ряда функций.
Второй пример успешного проекта, где используются роботы, – компания Amazon, завоевавшая рынок ритейла в США. У Amazon есть несколько крупных логистических центров, где в 2015 году использовалось порядка 30-35 тысяч роботов. Сегодня там трудятся уже 45 тысяч роботов. За счет использования новых роботов, которых производит робототехническая компания, купленная Amazon за 800 миллионов долларов, производительность компании удалось повысить на 20%.
Не менее известна японская компания Fanuc, которая с 1972 года функционирует как независимая компания по производству роботов. Предприятие секретное и расположено рядом с горой Фуджи. Количество сотрудников этой компании составляет пять с половиной тысяч человек, а прибыль – 1,7 миллиардов долларов. Сейчас есть огромный спрос не только на робототехнические системы (промышленные роботы, судоподъемные и т.д.), но и на скоростные и точные для операций сортировки, поэтому одно из направлений деятельности Fanuc – производство станков с часовым программным управлением (ЧПУ). Эта компания абсолютный лидер: она держит 65 % мирового рынка. Если у вас есть айфон, знайте, что его алюминиевый корпус сделан с помощью станков-роботов ЧПУ компании Fanuc. Составить конкуренцию такой компании достаточно проблематично.
Но отнюдь не только длительная история развития гарантирует успех. Компания Universal Robots – пример датской компании без богатой истории, но тоже с большим успехом. Идея производства коллаборативных роботов (роботов, которые взаимодействуют с человеком максимально безопасно) вывела компанию в список лидеров рынка. Продукция компании – не просто промышленный робот, где зона его деятельности закрыта, и куда человек не допускается в целях безопасности, а в первую очередь – безопасная для человека система, которая может быть использована в промышленных целях.
История робототехнических компаний, как правило, всегда тесно связана с университетами. Происходит это потому, что практически всегда в этой области требуются нестандартные, сложные технические решения, над которыми студенты, научные сотрудники и практики работают вместе. Так, например, была создана компания DJI в одном из университетов Гонконга. Основал ее студент вуза в 2006 году, а в 2015 году эту компанию сравнили с влиятельной американской корпорацией Boeing по влиянию на развитие летающих аппаратов. Последняя разработка DJI – получивший достаточную известность портативный дрон-квадракоптер Mavic Pro, весом 843 грамма, который можно свернуть и с легкостью носить в сумке. Заинтересоваться таким дроном может как фотограф или видеооператор, так и спортсмен-экстремал. Для съемки видео в системе используется специальная камера: человек может управлять процессом жестами. Дрон зависает в воздухе и отслеживает положение лица человека.
«Рано или поздно роботы должны научиться взаимодействовать друг с другом. Стив Джобс произвел революцию, потому что предложил использовать интуитивный способ управления изображением с помощью жестов, убрав клавиатуру. Такому может обучиться даже ребенок. В будущем должен быть создан универсальный интерфейс в робототехнике для общения роботов: летающих, шагающих, человекоподобных роботов и промышленных роботов», – поделился Дмитрий Тетерюков.
Спикер также остановился на проектах, которые реализуются в стенах лаборатории Сколтеха.
Евробот и беспилотные автомобили
Артем Павлов, аспирант Лаборатории интеллектуальной космической робототехники Сколтеха, рассказал о том, чем Евробот полезен для участников.
«Евробот хорош тем, что его нужно разрабатывать с нуля. Конечно, у участников есть менторы, но архитектура, софт и вся разработка ложатся на плечи членов робототехнических команд. Опыт, который нарабатывается на конкурсе, в дальнейшем применяется в практических разработках для продуктов, которые можно будет выводить на рынок», – рассказывает Артем Павлов.
Опыт нарабатывается как в разработке железа, так и в разработке софта. Железо у Сколтеха, по словам аспиранта, получается качественное, а вот софт иногда страдает из-за недостатка программистов. Победители конкурса получают реальную возможность ухватить лакомый кусок – работу мечты в IT- и робототехнических компаниях как в России, так и за рубежом.
Команда Сколтеха, участвовавшая в Евроботе-2016 и победившая на российском этапе, сейчас занимается разработкой проекта Pick ToGo, который призван решить проблему автоматизации складских помещений. Одна из наиболее трудоемких задач в складском деле – задача пикинга (когда есть множество коробок разного типа, стоящих на паллетах, а роботу нужно взять одну паллету с несколькими коробками разного товара). Сейчас люди перетаскивают паллету руками и раскладывают товары по нужным позициям. Идея стартапа – создать мобильную платформу для автоматизации задачи пикинга. 3D-модель платформы – индустриальный робот, который поднимает легкие коробки до 10 кг и более тяжелые – до 20 кг, но уже с применением дополнительных приспособлений. Робот на 10-15% работает медленнее, чем человек, но это позволяет полностью автоматизировать процесс. Еще одна важная задача – создание надежной системы компьютерного зрения. Роботы должны научиться детектировать коробки по углам и формам, ведь штрих коды встречаются на коробках с товаром далеко не всегда. Разработчики сталкиваются с рядом сложностей. Например, пока что нет надежных решений для разработки компьютерного зрения на основе RGBD камер для детектирования однообразных гомогенных объектов, поэтому, помимо технической новизны этого проекта, присутствует и научная новизна разработки. Переноской паллеты будет заниматься машина RoboCV – компании-резидента Сколково с одноименным названием. Компания RoboCV – пример успеха российского робототехнического предприятия, которое профилируется именно на автоматизации складских помещений. За пять лет работы компания наработала несколько внедрений. Среди заказчиков есть Volkswagen, Samsung и другие.
По мнению представителей Сколтеха, в России нужно отдельно развивать компетенцию в области беспилотного управления автомобилем. Тех, кого интересует тематика компьютерного зрения и беспилотников, должен заинтересовать проект лаборатории по разработке беспилотного управления автомобилями. Сегодня уже есть установки, которые тестируются на машинах компаний Uber и Google. Разработчики Сколтеха работают с Nissan X-trail. Перед ними стоят несколько задач: добиться восприятия окружающего пространства системой (машинное зрение), а в дальнейшем и автоматизации (чтобы автомобиль ехал без управления человеком). Также разработчики планируют обеспечить беспилотное управление на основе гольф-кара, на который легче модифицировать систему, ведь гольф-кар не является транспортным средством, поэтому на него не налагаются требования законодательства по запрету модификации машин. В планах разработчиков также и автоматизация фур для перевоза грузов на территории предприятий. Подмосковный завод Samsung уже выразил заинтересованность в этом проекте, где полностью контролируемые условия и минимальное количество задействованных людей позволяют сократить расходы.
Умная фабрика
Другой аспирант Сколтеха Дмитрий Миронов раскрыл аудитории секрет умной фабрики. Умная фабрика – это такое устройство предприятия, где продукт собирается без участия человека лишь с помощью роботов, которые общаются между собой и с которыми общается электронная версия самого продукта. Как выглядит обмен информацией в умной фабрике? Есть клиент, который хочет продукт, и в качестве продукта сначала создается его электронная версия, которая помещается в общую цепь приборов. Между приборами распределены обязанности. Специальные сенсоры приборов отправляют данные в облако, через которое связаны все приборы. Не стоит все же думать, что на умной фабрике нет сотрудников. Они поддерживают систему и занимаются починкой приборов. Это крайне важная задача, так как, например, каждая секунда простоя на линии компании Samsung обходится предприятию в пять тысяч долларов. Продукт тоже задействован в цепочке и сообщает роботам, что конкретно нужно сделать. Статус готовности продукта известен и ему, и тем приборам, которые над ним работают.
Использование умных фабрик выгодно и с экономической точки зрения. Циклы жизни продуктов сейчас становятся короче, а самих продуктов все больше. Производство продукции в Китае становится дороже и вскоре может сравниваться в цене с европейским, поэтому производителям выгодно переносить производства в свои страны.
«В идеальном мире будущего в каждой локальной стороне есть свои маленькие фабрики, которые умеют производить разные продукты, и у них нет цены за перенастройку, потому что они каждый раз делают продукт как новый, каждый раз им загружают новое задание. Таким образом, и изготовление получается по низкой цене, и срок доставки получается очень быстрым», – поделился Дмитрий Миронов.
Для общения с роботами сейчас используется RDF-язык. Он довольно прост: в предложении используется всего три члена предложения – подлежащее, сказуемое и дополнение. На этом языке можно выразить далеко не все, но главное его достоинство в том, что его понимают роботы. Роботам же нужно общаться между собой, чтобы согласовывать план будущих совместных действий – например, договориться о том, чтобы не задеть друг друга при перемещении продукта или передать текущую информацию о мире. Чтобы удешевить производство, можно вычислительные мощности роботов выносить на облако, где им будет очень комфортно коммуницировать между собой.
Роботы становятся все могущественнее и все больше проникают в нашу жизнь. Этой весной сотрудники OpenAI поставили эксперимент, в котором роботы сами придумали себе язык. Им давали разные задания: например, один робот должен был убедить другого ехать на зеленую точку. Им давали возможность коммуницировать между собой, но не придавали никакого смысла сообщениям. В итоге роботы научились говорить, придумали слова со смыслом и даже складывали из них предложения. За счет регулярных нейронных сетей такое становится возможным.
