В условиях самого низкого уровня безработицы почти за 50 лет остро ощущается потребность в автоматизированном сборе мусора. В США, где 38% рабочей силы на производстве перемещает детали между бункерами и производственными машинами, 500 000 рабочих мест остаются незаполненными. Индустрия автоматизации пытается удовлетворить эту потребность: на каждой выставке автоматизации появляется несколько новых компаний, которые утверждают, что наконец-то решили головоломку выбора бункеров. Например, на выставке Automatica 2018 в Мюнхене было проведено не менее 14 демонстраций сбора мусора. Но даже у крупных производителей можно найти несколько станций сбора мусора, а у малых и средних предприятий их число близко к нулю. Почему уровень внедрения так низок, когда потребность так велика и так много поставщиков утверждают, что предлагают решение?

Сложная проблема
Простой ответ заключается в том, что по большей части автоматический сбор мусора — это лишь частично решенная проблема. Извлечение случайно расположенных деталей из бункера и точное размещение их в машине — простая задача для человека, но непростая для роботов. Роботы должны уметь захватывать детали в бесконечном количестве положений и проникать глубоко в углы бункера — и все это, избегая столкновений с бункером, другими деталями или самой рабочей ячейкой.
В настоящее время сбор мусора полностью автоматизирован только с помощью масштабного проекта системной интеграции, который требует совместной работы нескольких передовых технологий. К ним относятся:

3D-модель детали, бункера, конечного эффектора робота, цели размещения и любых препятствий окружающей среды
Модель одного или нескольких способов поднять деталь с концевым эффектором и поместить ее в цель размещения
3D-датчик для отображения бункера
Программное обеспечение для анализа изображений для определения местоположения каждой детали и потенциальных препятствий в бункере
Программное обеспечение для планирования траектории, позволяющее найти маршрут без столкновений от точки сбора детали до цели размещения
Программное обеспечение для управления роботом для маневрирования роботом, конечным эффектором и частью по маршруту

Существуют коммерческие системы сбора мусора, которые включают некоторые из этих компонентов и решают ряд задач по сбору мусора. Обычно эти системы объединяют 3D-датчик с программным обеспечением для анализа изображений, которое работает на отдельном компьютере. Ожидается, что эксперт по робототехнике интегрирует датчик, отдельный компьютер, отдельное программное обеспечение и контроллер робота, а затем напишет программу для определения местоположения каждой детали и выяснит, как доставить ее к месту установки. Создание общего алгоритма планирования траектории для бесконечного изменения ориентации детали является практически невыполнимой задачей. В лучшем случае недели или месяцы экспериментов и настройки дают специализированный алгоритм с ненадежной производительностью. (см. Рисунок 1).

Поскольку выбор корзины настолько сложен, люди попытались применить методы глубокого обучения. До сих пор результаты были разочаровывающими, по крайней мере, для промышленного использования. Искусственный интеллект очень эффективен для таких приложений, как классификация изображений и распознавание голоса, где приемлема более низкая точность. Но искусственный интеллект просто не обладает надежностью и точностью, необходимыми производителям для замены людей-операторов при подборе контейнеров.
Удовлетворение потребностей мелких производителей
Учитывая, что требуются значительные усилия по интеграции и программированию, неудивительно, что большинство реальных систем сбора мусора используются крупными и сложными производителями, такими как OEM-производители автомобилей. Но большинство бункеров и производственных машин находятся на малых и средних предприятиях (69% промышленной рабочей силы во всем мире). МСП испытывают наибольшую нехватку рабочей силы, но при этом имеют наименьший капитал и опыт, необходимые для создания системы комплектации бункеров.

По-настоящему универсальное решение для подбора бункеров должно быть доступно неспециалистам, настраиваться за несколько часов, обеспечивать сложное планирование пути, которое работает практически без настройки, и быть экономически эффективным для малого и среднего бизнеса.
Energid демократизирует автоматическую сборку бункеров, предоставляя полную предварительно интегрированную систему, со всеми сложностями, управляемыми базовым программным обеспечением. Все компоненты системы (датчик, программное обеспечение для формирования изображений и планирования траектории, а также сопроцессор) предварительно сконфигурированы и подключаются к контроллеру робота без необходимости настройки. Это сокращает время установки до нескольких часов.
Все программирование интегрировано с обучающей подвеской UR cobot через платформу UR+, что позволяет свободно смешивать действия по сбору мусора со стандартными командами робота, используя тот же программный интерфейс. Время обучения минимально. Настройка и программирование осуществляются с помощью серии мастеров, имитирующих обучение, которое должен пройти человек-оператор, например, как поднять деталь, куда ее положить, препятствий избегать и т.д.
Автоматическое планирование маршрута является ключом к простоте использования и надежности
Планирование уникального пути без столкновений для каждой детали в бункере до места размещения, безусловно, является самой сложной задачей при выборе бункера, и часто остается на усмотрение эксперта по автоматизации. Планирование пути является основным фактором, определяющим надежность системы, и если оно не выполнено должным образом, это приведет к столкновениям, частям, оставленным в корзине или уроненным, и пропущенным целям.
Решение для подбора бункеров Energid использует Actin, интеллектуальное программное обеспечение для планирования траектории и управления движением, которое зарекомендовало себя в критически важных приложениях, таких как космические аппараты НАСА, автономные роботы на платформах для бурения нефтяных скважин, хирургические приложения и промышленная автоматизация. За кулисами и в режиме реального времени Actin автоматизирует планирование маршрута для каждой части, повышая производительность и надежность, без необходимости в определяемых пользователем маршрутных точках и ручной настройке.
Наконец, решение для сбора мусора для малого и среднего бизнеса
Итак, можем ли мы заявить, что проблема сбора мусора решена раз и навсегда, а ручной уход за машинами остался в прошлом? Не совсем, поскольку всегда будут существовать приложения, которые слишком сложны для автоматизации и в обозримом будущем потребуют человеческих операторов. Однако достижения в области экономичных роботов, 3D-визуализации и интеллектуального программного обеспечения для управления движением привели к появлению нового поколения решений для подбора бункеров, которые могут выполнять гораздо больше задач, связанных с обслуживанием современных машин, и позволяют производителям переключать свои ограниченные ресурсы на более важные задачи. Что еще более важно, комплектация бункеров теперь доступна и экономична для малого и среднего бизнеса. Наконец, решение для сбора мусора для всех нас.