Совершенные РОБОТники

Пресс-релиз компании АББ

Робототехника была и остаётся одной из самых быстро развивающихся индустрий в мире. Прогресс в этой отрасли идёт вперёд семимильными шагами. И если несколько десятилетий назад робот был скорее объектом из фантастических книг, то современные машины умеют копировать действия насекомых, животных, человека и даже моделировать собственное поведение. Промышленные «киборги» выполняют разнообразные движения в трёхмерной системе координат. Они точны, обучаемы, обладают значительной силой и могут выполнить множество рутинных повторяющихся операций.

От сварки и резки до термической обработки металлов, от упаковки блинчиков до сортировки косметической продукции – промышленные роботы представлены сейчас практически в каждой отрасли. Они вошли даже в массовую культуру развлечений: например, могут танцевать на сцене.

Инновационные сферы использования роботов всегда были темой для самых передовых идей. Так, например, компания АББ постоянно находится в процессе осмысления будущего, и, по мнению специалистов, человекоподобные «киборги» являются его неотъемлемой частью. Из-за такого стремления «опередить время» концерн находит своим промышленным роботам самые нестандартные применения.

МЕДИЦИНА

На приём к роботу

Сегодня, с возникновением массового производства высоконадёжных роботов, их применение в физиотерапии при реабилитации неврологических больных стало реальностью.

Например, одна из сложнейших задач – восстановление пациентов, страдающих спастическим гемипарезом (односторонний паралич тела). Это заболевание вызывается рядом причин, самая распространённая из которых – инфаркт головного мозга (инсульт). Также к спастическому гемипарезу могут привести травмы, опухоли, рассеянный склероз и врождённые пороки развития.

Российская статистика перенёсших инсульт составляет 390 человек на 100 тысяч. По данным службы «скорой помощи», в одной Москве регистрируется от 70 до 100 инфарктов головного мозга в день.

Печально, но после инсульта полностью восстанавливаются лишь 20% выживших больных. Эти пациенты нуждаются в усовершенствованной терапии не только в остром периоде, но и на этапе реабилитации.

У людей, перенёсших инфаркт головного мозга, наблюдается положительная реакция на пассивные перемещения парализованных конечностей, происходит переобучение головного мозга, за счёт которого можно достичь некоторого восстановления функций. В случае с руками, например, пассивное движение предполагает следующие действия: физиотерапевт в течение 40-45 минут выполняет сгибание и разгибание локтевого сустава пациента. Чтобы получить максимальный эффект от реабилитации, такие процедуры надо повторять 2-3 раза в день на протяжении 4-5 недель. После чего несколько месяцев больному следует выполнять более активные упражнения.
Эффективность лечения можно значительно повысить за счёт привлечения роботов.

Первые шаги

Реабилитационная робототехника ведёт своё начало с 1980-х годов. Однако в связи с большим числом несчастных случаев, происходивших из-за грубого характера движений «железных докторов», они были признаны неподходящими для применения в процессах реабилитации больных. И только в 1999 году у исследователей Будапештского университета технологии и экономики (Венгрия) возникла идея об использовании стандартных полномасштабных промышленных роботов в лечебно-оздоровительных процедурах. Первым проектом в этой сфере стал REHAROB – робот, представляющий собой программируемый манипулятор, способный перемещать детали или инструменты по заданному пути с точной скоростью и в определённом пространственном положении. При использовании в роли терапевтических роботов их возможности могут применяться для перемещения руки пациента. Система была снабжена множеством дублированных средств обеспечения безопасности больного и оператора. Помимо этого, разработчики системы REHAROB снизили максимальную скорость перемещения манипулятора с 3 м/с до 0,25 м/с.

Аппарат снабжён измерительными приборами и ортопедическими держателями (изготавливаемые по индивидуальной мерке захваты, фиксирующие плечо и запястье пациента в ходе процедуры). Держатели снабжены стандартным шестикоординатным датчиком усилия и крутящего момента, а также механизмом аварийной разблокировки. Последний может быть запущен как по аварийному сигналу от пациента или физиотерапевта, так и самой системой. Реакция машины заключается в немедленном отсоединении конечности пациента от манипуляторов робота.

Проверено

Клинические испытания терапевтической системы REHAROB проводились в Национальном институте медицинской реабилитации в г. Будапешт (Венгрия). Первые проверки проходили в течение четырёх месяцев. Двенадцать пациентов, страдающих нарушениями различной степени, прошли в общей сложности 240 сеансов физиотерапии с применением робота (каждый по 20 сеансов продолжительностью 30 минут). При этом у всех наблюдалось значительное улучшение состояния. Пациенты находили упражнения с роботом не менее эффективными и успокаивающими, чем традиционные ручные пассивные упражнения. Испытания показали, что новая робототехническая система работает надёжно и безопасно, пациенты не боятся машины, а физиотерапевты не испытывают сложностей при обучении работе с ней.
В 2008 году разработкой REHAROB был получен медицинский сертификат в венгерском надзорном органе ORKI, который даёт возможность использовать систему для регулярной работы с пациентами. В настоящее время проходит второй этап контролируемых клинических испытаний, по результатам которых REHAROB будет доработана и подготовлена к массовому производству.

АЭРОПОРТЫ

Роботы способны снять часть груза с человеческих плеч не только в переносном, но и в прямом смысле. Так, разработки компании АББ протягивают руку помощи грузчикам в аэропортах.

Тяжелоатлет

После регистрации багажа перед посадкой на самолет лента конвейера быстро уносит чемоданы, и увидеть их снова пассажир сможет только после приземления в другой точке земного шара. За кулисами невидимые зрителю мощные средства обработки обеспечивают транспортировку багажа по настоящему лабиринту сортировочных операций к пункту назначения.

И хотя в части «чемоданного путешествия» используется весьма хитроумная техника, собственно погрузка и разгрузка багажа и по сей день осуществляются вручную, и к этим тяжёлым и опасным работам привлекается огромный штат грузчиков. Иной чемодан весит больше двадцати килограммов, а каждому сотруднику, как правило, приходится ежечасно переносить не менее тонны багажа. Неизбежным следствием физического напряжения, связанного с перемещением таких тяжёлых вещей, является профессиональный травматизм – растяжения, вывихи и пр.
Специально для того, чтобы снять с людей выполнение задач, вредных для их организма, был разработан автоматизированный комплекс погрузки багажа.
Первый образец такого робота был установлен компанией АББ и успешно прошёл все стадии испытаний в Цюрихском аэропорту. Оказалось, что автоматизированный комплекс погрузки багажа позволяет:

Следует иметь в виду, что сам по себе робот – это только часть общего технического решения. До того как осуществить погрузку чемоданов, необходимо выполнить две другие операции: проанализировать багажное место и составить технологическую схему загрузки специальных контейнеров для сумок.

Анализ и погрузка вещей

Крупным технологическим нововведением является система скрининга, обеспечивающая взвешивание и обмер багажа, определение пункта назначения, класса билета пассажира и габаритов предназначенного для вещей места. На основании данных, полученных при скрининге, робот определяет схему пакетирования, обеспечивающую оптимальное заполнение багажных контейнеров.
В ходе этой работы создаётся «ведомость загрузки», содержащая точные данные о весе каждого контейнера, а также подробные данные о местоположении каждого багажного места. Это оказывается особенно удобным в тех случаях, когда возникает необходимость снять багаж с рейса, ведь, как известно, самолёт не имеет права взлететь с чемоданом, владелец которого не явился на посадку. Сегодня немало рейсов задерживается именно из-за того, что бригады грузчиков занимаются выискиванием в трюмах самолётов багажа, подлежащего снятию с маршрута.

Для робота-погрузчика предусмотрены две базовые конфигурации: стационарная и мобильная. В первом случае машина постоянно остаётся на одном и том же месте в окружении некоторого количества контейнеров, а багаж подаётся к нему по двум транспортёрам.

В мобильном варианте робот перемещается по рельсовому пути, на каждом из концов которого имеется транспортерный податчик багажа, с которого и захватываются чемоданы. Мобильная конфигурация позволяет обслуживать большее количество контейнеров.

Компания АББ всегда открыто демонстрирует свои разработки. У подразделения «Дискретная автоматизация и движение», расположенного в Москве, есть собственный учебный центр (УЦ). И, безусловно, самые любимые гости – студенты. Так, весной 2013 года УЦ посетили ребята, обучающиеся на 4 и 5 курсах МГТУ им. Баумана по специальности «Робототехника». Специалисты компании АББ рассказали студентам об устройстве и особенностях промышленных манипуляторов, сферах их применения и перспективах, которые они открывают для различных отраслей нашей жизни. А во второй части встречи молодых людей и девушек ждал самый настоящий сюрприз – они смогли попробовать самостоятельно управлять роботами. Можно представить неподдельный интерес и радость студентов, у которых в руках оказались пульты от самых современных машин. Ведь одно дело – изучать робототехнику в теории, и совсем другое – попробовать себя в качестве специалиста, управляющего манипулятором.

Сегодня в МГТУ им. Баумана уже установлено программное обеспечение RobotStudio, предоставленное компанией АББ. Оно даёт учащимся возможность познакомиться с современными технологиями.

Промышленные роботы уже давно применяются в различных производственных процессах на предприятиях. Сегодня киборги выходят за переделы цехов заводов, привнося в жизнь людей комфорт и удобство. Учитывая современное развитие техники, скоро машины будут обслуживать нас в ресторанах, доставлять домой на такси, встречать в гардеробе в театре, указывать номер в гостинице. А нам остаётся лишь догадываться чему ещё можно будет научить киборгов.