«Работает мало, делает много»: как российские экзоскелеты ускоряют производство
Тяжелые производства, в частности металлургическая отрасль, находятся на пике развития. Современные технологии преобразовывают и ускоряют многие процессы. И «Норникель» – один из лидеров внедрения таких инноваций. Уже несколько лет на его горно-металлургических предприятиях используются технологии машинного зрения и беспилотники. Сегодня таких дронов уже больше десяти, и инженеры их совершенствуют. В частности, готовят к автономной работе под землей. Но в этой статье пойдет речь о другой разработке – экзоскелетах.
Оборудование, дарующее суперспособности
Экзоскелеты – специальные конструкции, которые закрепляются на теле человека и забирают на себя значительную долю всей физической нагрузки. Работать тяжелыми инструментами, переносить грузы, да и просто стоять в таком каркасе гораздо легче. Преимущества очевидны: и производительность растет, и безопасность выше.
При этом не нужно думать о «мозгах» оборудования, как при проектировании роботов. Поэтому разработкой экзоскелетов занимаются по всему миру: в США, Японии, Израиле, Германии, Китае, Южной Корее. Их используют и автомобильные концерны Ford, BMW, Volkswagen, Audi, Honda и Hyundai, и авиастроители вроде Boeing, и производителями электроники – Samsung, Panasonic, Siemens. На 2021 год мировой рынок экзоскелетов оценивался в 257,9 миллиона долларов. По прогнозам экспертов Global Market Insights Inc., к 2030 году он достигнет 5 миллиардов долларов. Российский рынок сейчас формируется. Помимо «Норникеля», в России разработкой и производством экзоскелетов занимаются Exorise, «Полезные роботы» и «ЭкзоАтлант». Любопытно, что они внедряются не только в промышленности, но и в медицине – они упрощают проведение длительных хирургических операций.
Для легких задач – текстильные, для тяжелых производств – тяжелые промышленные. Разные задачи – разные экзоскелеты, но цель одна – упростить выполнение работы и обезопасить человека. Обычно конструкции надеваются поверх одежды и закрепляются ремнями.
«При правильной фиксации устройства его фактически не ощущаешь, – рассказывает Виктор Диконенко, главный технолог производственного объединения "Норильскремонт". – Экзоскелет помогает снять нагрузку и повысить безопасность выполнения операций, позволяет существенно усилить физические возможности человека».
Где будет применяться разработка?
По данным Росстата, около пяти миллионов человек в возрасте 15–72 лет сегодня выполняют тяжелые физические работы на обрабатывающих производствах, при добыче полезных ископаемых, а также в строительстве и транспортировке. В разной мере тяжелый физический труд есть во многих крупных компаниях. Не всегда целесообразно полностью роботизировать эти процессы, а вот увеличить возможности работника с помощью экзоскелета – вполне.
По словам Диконенко, текстильные экзоскелеты уже внедрены, а промышленные прошли все необходимые испытания: «Мы свою работу закончили. Сейчас полным ходом работают юристы. Техническая документация готова, чертежи утверждены. Уже практически сформирован заказ и определен исполнитель, кто будет делать экзоскелеты. Осталось только одно – юридическое закрепление данного оборудования на уровне законодательства России».
Промышленный экзоскелет разрабатывали на протяжении четырех лет и завершили в январе 2022 года. Конструкцию многократно проверяли и тестировали на производствах, а затем совершенствовали, опираясь на отзывы и просьбы рабочих. Так, к февралю 2020 года время тестовых испытаний уже превысило 600 часов.
Конструкции с русской душой
В качестве материала конструкции взяли легкий и износостойкий авиационный алюминий. Получившийся экзоскелет принимает на себя до 90% веса, снимает нагрузку на поясничный отдел при подъеме и переносе грузов массой до 60 кг и разгружает руки при работе с инструментами до 15 кг.
Немаловажная особенность разработки – российское производство. «Все конструктивные особенности экзоскелета сделаны полностью из отечественных материалов – начиная от изоляции электропроводки и заканчивая последним шурупчиком и гаечкой. К этому изначально стремились наши инженеры. Мы самодостаточные», – подчеркивает Диконенко.
В первую очередь «Норникель» будет применять экзоскелеты на собственных производствах. Так, работники Заполярного филиала «Норникеля» еще в 2020 году первыми в России получили удостоверения по специальности «эксплуатация промышленных экзоскелетов».
Как быстро научиться управлять экзоскелетом?
Профессиональное обучение длится 42 часа и включает теорию и практику. Рассказывают и об устройстве экзоскелета, и о том, как его перевозить, хранить, регулировать и проверять. На практику отводится 16 часов.
Разрабатывало скелет R&D-подразделение «Цифровая лаборатория» в партнерстве с Юго-Западным государственным университетом (ЮЗГУ), расположенным в Курске. Именно «Цифровая лаборатория» отвечает за разработку и внедрение на производствах «Норникеля» беспилотных летательных аппаратов (БПЛА, или дронов), роботов-маркшейдеров, нейронных сетей, VR и других технологий. В частности, они работают над созданием коллаборативного робота, который сможет работать вместе с человеком.
Руководитель направления «Компетенции» Александр Васильев добавил: «Сейчас на разных площадках компании активно внедряются порядка 20 инициатив. Первый фокус нашей команды был на процесс обогащения руды, а сейчас мы идем на другие переделы. Мы более подробно будем рассматривать металлургические заводы, конечный продукт в виде катодной меди и никеля и его качество для наших заказчиков. А также горный передел – то есть повышение эффективности подъема руды».
Наиболее емко видение идеального будущего компании описал Диконенко: «Человек работает мало, а делает много. И данное оборудование в недалеком будущем поможет воплотить эти мечты».