Роботы-самосвалы и роботы-бурстанки: где они обитают и как обеспечивается их безопасность для человека

Роботизация промышленности

В настоящее время в линейке продуктов «Цифры» представлены три беспилотных роботизированных комплекса: два карьерных самосвала грузоподъемностью 130 и 90 тонн и буровой станок. Причем это не красивые картинки-рендеры в программах 3D-моделирования, не единичные образцы, собранные для показа высоким чинам, а техника, которая уже работает. С марта по декабрь 2020 года наши автономные самосвалы совершили более 10 тыс. рейсов, проехали более 33,6 тыс. км и перевезли более 1 млн тонн вскрышной породы на угольном разрезе в Хакасии и на месторождении Ситницкое в Республике Беларусь. Производительность робота-самосвала выше стандартной машины на 21%, роботы используют существенно меньше топлива за счет оптимального стиля вождения, а также могут быстрее передвигаться в ночное время суток.

Как роботы помогают с безопасностью

Безопасность — это один из главных мотиваторов внедрения автономной техники в горной отрасли. Нахождение людей на объектах добычи полезных ископаемых зачастую опасно, а во многих случаях требует создания сложных систем поддержания жизнедеятельности (почти как при пилотируемой космонавтике) со всеми вытекающими затратами. 

При добыче полезных ископаемых в горах, в частности, в Перу и Чили, у операторов и обслуживающего персонала наблюдается так называемая горная болезнь — недостаток кислорода в крови. Это негативно сказывается на концентрации и скорости реакции человека, и требуется оснащать машины специальным оборудованием.

При добыче полезных ископаемых в условиях жаркого климата пустынь центральной Австралии и Северной Африки есть все условия для получения теплового удара.

Обратная ситуация, связанная с обморожениями, возможна на севере, например при работе на Кольском полуострове в Хибинах.

Добыча в условиях выбросов токсичных газов (метан, окись углерода, сернистый газ, сероводород, оксиды азота, тяжелые углеводороды, радон, аммиак) делает работу людей на добывающих участках в принципе невозможной без защитного снаряжения.

Добыча урановых руд при всех применяемых уровнях защиты все равно приводит к некоторому облучению персонала.

В дополнение к этому, в некоторых регионах земного шара реальной опасностью является вооруженный захват месторождений полезных ископаемых вместе с техникой и квалифицированными специалистами с целями шантажа, требований выкупа и т.д.

Эти примеры показывают, что стремление к безлюдному карьеру, в котором работают только роботы, — это не хайп, а объективная необходимость, чтобы защитить от опасных поражающих факторов самого человека. А если человека в кабине нет, то эта задача становится намного проще.

Стоит принять во внимание тот факт, что нередко человек сам становится причиной опасных ситуаций на производстве. Часто в статьях про беспилотники говорят о том, что массовый выпуск роботов на дороги спасет миллионы жизней. Аргументация обычно следующая: робот не отвлекается на звонки, соцсети и переписку в мессенджерах, не садится за руль после трех бокалов пива или сильных успокоительных, не лихачит, чтобы произвести впечатление и пощекотать себе нервы. Скорость реакции и концентрация внимания системы управления робота не снижаются со временем из-за утомления, головной боли и т.д. Аналогично и на производственных участках: робот не будет превышать скорость движения в карьере, создавая дополнительные риски для безопасности, чтобы догнать и выполнить дневной план по отгрузке, который под угрозой срыва из-за простоев другой техники. Конечно, у роботов нет интуиции, которая помогает водителю-человеку действовать в условиях слепых зон. Но у роботов и нет этих слепых зон.

Если рассматривать вопросы безопасности в контексте эффективности и экономии, то стоит отметить еще один неочевидный эффект. При разработке нового месторождения миллионы кубометров пустой породы извлекаются только для того, чтобы сформировать карьер так, чтобы избежать оползня, обрушения породы и завала людей. Разумеется, если в таком карьере будут работать только роботы, он все равно будет проектироваться и создаваться, исходя из требований защиты от обвалов. Но это будет другой уровень риска, следовательно допустимы меньшие запасы прочности и, в конечном итоге, значительно меньшие вывезенные объемы пустой породы, при этом со значительно меньшей стоимостью, чем страховой случай попавшего под завал робота. Это дополнительный источник экономии и драйвер для промышленной роботизации. Однако он будет срабатывать уже при масштабных внедрениях, планируемых еще на этапе проектирования всего рабочего участка.

Как мы обеспечиваем безопасность наших роботов для человека

Поскольку наши роботы работают вместе с другой техникой, которой управляют люди, и на участке присутствуют операторы, наладчики и другой персонал, мы ответственны за то, чтобы наши роботы не стали причиной травмы или гибели человека. Даже если происшествие затрагивает лишь бездушные машины, денежные потери от простоев и поврежденного оборудования могут быть весьма ощутимы.

На всех десятках тысяч километров, пройденных нашей техникой за срок эксплуатации, ни разу не возникло ситуации, опасной для жизни или здоровья человека. Был неприятный инцидент, когда произошло касание роботизированного самосвала с машиной, управляемой водителем. Последствие этого инцидента — ободранная краска на кузове самосвала. Этот «поцелуй» стал возможным из-за изменения угла установки лидара вследствие нерасчетной нагрузки, приходящейся на кронштейн крепления лидара. Конечно же, мы после этого пересмотрели и доработали наши системы безопасности.

Работы по обеспечению безопасности у нас начинаются не тогда, когда что-то произошло, а с самых ранних этапов, а именно с этапа проектирования. В этом нам помогает классическая теория надежности. Иными словами, значительная часть безопасности наших роботизированных комплексов обеспечивается за счет высокой надежности оборудования и ПО, отвечающего за управление роботом, системы распознавания препятствий и, конечно, систем аварийной остановки.

Для безопасной эксплуатации роботов на карьере, чтобы не допустить их столкновения с другой техникой, человеком или животным, нашими специалистами выстроена многоуровневая система безопасности. Во-первых, мы используем ZRD (Zyfra robotics dispatching) — цифровую систему диспетчеризации, которая позволяет отслеживать местоположение и скорость всех роботов, что позволяет предотвращать ситуации, когда робот оказался не в том месте и не в то время. Во-вторых, это система обнаружения и распознавания препятствий, построенная на лидарах, камерах и радарах. В-третьих, это возможность контроля (и экстренной остановки) робота удаленно через рабочее место оператора в случае выявления роботом нестандартной ситуации. В-четвертых, использование всеми лицами, работающими с роботами в одном карьере, носимых и кабинных (для техники с водителями) пультов аварийной остановки, позволяющих остановить робота в случае его некорректного поведения. Пока еще ни разу не возникла ситуация, требующая использования этого пульта.