Статья. Тренажёры-имитаторы: как производителям промышленных роботов обучать операторов РТК

Чтобы научить оператора управлять промышленным роботом, теории недостаточно. Нужно понять особенности поведения робота, развить мелкую моторику и двигательные навыки: координацию и паттерны движений, точность и скорость реакции. Вот только практика на реальной технике чревата повреждениями робототехнического комплекса и обходится дорого: помимо самого робота, нужен тренировочный полигон и топливо. Но даже с ними невозможно воссоздать в обучении все ситуации, с которыми оператор столкнётся в работе. 

Проблема решается с помощью виртуальных тренажёров-имитаторов. 

В этой статье мы собрали базу:

– что такое тренажёр-имитатор и как он помогает обучать операторов РТК 

– в чём плюсы тренажёров-имитаторов по сравнению с традиционным обучением

– сколько стоит разработка тренажёра-имитатора

Что такое тренажёр-имитатор для операторов РТК

Тренажёр-имитатор для РТК – это программно-аппаратный комплекс, в котором будущие операторы робототехнических комплексов, как в компьютерной игре, учатся управлять техникой. Программная часть представляет собой 3D-приложение с виртуальной копией РТК и обучающими сценариями – они имитируют реальные рабочие условия и задачи. Аппаратная состоит из ПК, но вместо мыши и клавиатуры здесь используется настоящий пульт управления РТК (оборудованный USB-портом или другим интерфейсом). Данные с него – нажатия кнопок, движения джойстика – в режиме онлайн передаются на компьютер, создавая ощущение реального управления техникой.

Какие навыки отрабатывают операторы РТК в тренажёре: 

• управлять разными модификациями промышленных роботов с разным навесным оборудованием: ковшом, захватом, молотом, буровой установкой, пилой, ножницами и т.д.
• соблюдать технику безопасности и правила работы в опасных зонах, например, возле линии электропередачи 
• управлять роботами на местности со сложным рельефом: в тоннелях, на откосах, вблизи оврагов, водных объектов

Чтобы тренировки за компьютером максимально походили на реальное управление РТК, тренажёр имитирует физику поведения техники: движения, скорость, инерцию, сцепление с поверхностью, наклоны и колебания во время движения, на разных покрытиях и в разных погодных условиях. Также тренажёры оснащают звуковыми эффектами.

Благодаря реалистичной кинематике движений пользователь учится правильно прикладывать усилия, понимать отклик робота и с точностью до миллиметра выполнять манёвры: повороты, движения, захват, остановки. Во время тренировок вырабатываются необходимые паттерны движений и навык доводится до автоматизма. В итоге сотруднику морально и физически проще справиться с настоящим робототехническим комплексом. 

Как проходит обучение в тренажёре-имитаторе

В тренажёре-имитаторе будущие операторы РТК проходят полноценную программу обучения, где есть инструктаж, тренировка и экзамен.

• В режиме инструктажа пользователи знакомятся с устройством, настройками и функциями промышленного робота. В этом им помогают справочная информация, пошаговые инструкции и всплывающие подсказки. 
   
• В режиме тренировки пользователи отрабатывают навык управления РТК, выполняя задания. Сценарии тренировок и окружающее пространство имитируют типовые ситуации, с которыми может столкнуться оператор промышленного робота в реальной жизни. Например, пользователю нужно переместить груз в ограниченном пространстве (на складе, в тоннеле) и избежать столкновений. При этом тренажёр реалистично визуализирует последствия ошибок: аварий, повреждений РТК или находящихся рядом объектов. Это помогает будущим операторам РТК собственными глазами увидеть, что будет, если не соблюдать технику безопасности или регламенты выполнения работ. В зависимости от типа робота пользователь может управлять им от первого (видит то же, что видит сам робот) или от третьего лица (видит робота со стороны). 
   
• В режиме экзамена оцениваются знания и навыки будущих операторов РТК. Для этого пользователи выполняют случайно выпадающие задания, а тренажёр фиксирует допущенные ошибки и время прохождения. Сессия транслируется на планшет или компьютер преподавателя или сохраняется в видео – чтобы помимо программы действия обучающегося оценил ещё и эксперт. По итогу экзамена формируется отчёт с информацией о пройденных заданиях, времени и количестве ошибок. 

В чём плюсы тренажёров для обучения персонала

Экономия на инфраструктуре и расходниках. С тренажёрами-имитаторами не нужно тратиться на строительство тренировочных полигонов, топливо и техобслуживание роботов. Разработанный один раз симулятор можно тиражировать без дополнительных затрат. При этом стоимость разработки и оборудования окупается за 1-3 года. 

Массовое обучение. Тренажёры делают образовательный процесс непрерывным и позволяют обучать людей независимо от того, доступны ли прямо сейчас РТК, инструкторы и площадка. Как результат в течение года можно обучить больше людей, не увеличивая при этом затраты на процесс. 

Возможность на практике отработать поведение при авариях. В симуляторе можно смоделировать последствия любых происшествий: поломку оборудования, столкновения, опрокидывание. Воспроизводить их в жизни сложно и опасно. Реалистичная визуализация и чёткие инструкции в тренажёре эмоционально готовят операторов РТК к стрессовым ситуациям и учат их действовать быстро и правильно. 

Безопасная среда. Ошибки новичков, которые могут привести к авариям и травмам в реальной жизни, не имеют последствий в симуляторе. Обучающиеся уверенно пробуют новое и принимают решения, не опасаясь за безопасность, свою и окружающих.

Почему производителям РТК выгодно разработать тренажёр-имитатор

Отсутствие обученных операторов РТК в штате у потенциального покупателя – частая причина отказа от покупки робота. С тренажёром-имитатором производители РТК могут сами обучать персонал клиентов. На этапе переговоров это повышает доверие к продукту и увеличивает шансы заключить сделку. После продажи – помогает покупателям адаптироваться к технологии и быстрее встроить роботов в процессы. При этом обучение можно продавать как отдельную услугу. 

Бонус: Где ещё может применяться тренажёр-имитатор

Для обучения операторов БПЛА

Отрабатываемые навыки:

• маневрировать и контролировать скорость, в том числе в дождь, туман, ветер или снег 
• совершать облёт объектов по заданному маршруту и делать аэрофотосъёмку
• доставлять грузы дронами
• обрабатывать поля с помощью БПЛА

Для обучения машинистов бульдозеров

Отрабатываемые навыки: 

• управлять бульдозером и маневрировать, в том числе на местности со сложным рельефом: в тоннелях, на откосах, вблизи оврагов, водных объектов
• управлять рыхлителем и отвалом
• выполнять рабочие задачи: разрабатывать и перемещать грунт, создавать насыпи, перемещать и штабелировать сыпучие материалы, убирать валуны, корчевать пни 

Для обучения крановщиков

Отрабатываемые навыки: 

• управлять разными видами кранов с разной грузоподъёмностью: башенными, мостовыми, портальными, шлюзовыми, козловыми, кабельными, автокранами
• управлять ходом, стрелой, тележкой, поворотом по сигналам стропальщика
• поднимать, перемещать по траектории и опускать грузы, учитывая их массу, габариты и тип
• выполнять работы на стройплощадке: укладывать трубы, устанавливать перекрытия и стеновые панели
• разгружать и загружать автомобили, железнодорожные вагоны 
• соблюдать технику безопасности