В современном мире объекты, созданные с помощью роботов, встречаются повсеместно. Если вы сегодня пользовались автомобилем, бытовым прибором или смартфоном, то, скорее всего, использовали продукт, который был частично изготовлен с помощью робототехники. С увеличением спроса на продукцию со стороны потребителей и стремлением производителей снижать затраты, потребность в промышленных роботах возрастает. По данным Международной федерации робототехники, в мире насчитывается более 4 миллионов промышленных роботов, и ожидается, что к 2030 году это число вырастет до более чем 16 миллионов, благодаря стремительному росту производства.

Проблема поломок

Однако с увеличением числа роботов возникает вопрос: что произойдет, когда они начнут выходить из строя? Исследователи из Института технологий Карлсруэ (KIT) в Германии разработали новую систему, способную предсказывать дефекты в сломанных продуктах и разбирать их, защищая ценные детали от повреждений. Для устойчивого развития робототехники промышленность должна подготовиться к разборке, переработке и восстановлению своих систем.

Как работает система

Система KIT состоит из предсказательного алгоритма, который определяет, как именно продукт сломался, и роботизированных манипуляторов, которые разбирают сломанный продукт. На каждом этапе процесса система проверяет, соответствуют ли результаты ее предсказаниям, и, если это необходимо, обновляет свои методы. Например, в одном из демонстрационных видео система начинает с откручивания сломанного компонента. Чтобы смоделировать застрявший винт, исследователь заменяет его. Когда система замечает, что винт все еще на месте, она переключается на фрезерование материала, чтобы удалить деталь.

Уникальность разборки

Создание продукта с новыми деталями — задача относительно простая, так как каждый шаг четко прописан и не предполагает отклонений. Однако разборка сломанного объекта — это непредсказуемый процесс. Как отмечает Ян Баумгартнер, один из разработчиков системы, "мы можем представить 100 способов, как что-то может пойти не так". Если начать разбирать что-то, не зная, как оно сломалось, можно потратить время на откручивание всех винтов, когда на самом деле следовало бы использовать другой метод.

Технология разборки

Система разборки KIT опирается на CAD-модель сломанного робота и каждой детали, чтобы видеть, как детали должны вести себя и понимать, если что-то выходит за рамки нормы. Она также использует математическую модель для предсказания повреждений, нанесенных сломанной детали. Когда системе предоставляется сломанное устройство и CAD-модель, она сначала предполагает, как каждая деталь должна двигаться. Оси, по которым может двигаться каждая деталь, называются степенями свободы (например, винт должен вращаться, но не двигаться вбок). Система начинает с формулирования плана. Она предполагает, что может быть не так с устройством, которое разбирает, и затем может изменить свое предположение на основе наблюдений за каждой деталью. Например, если в детали был ослабленный винт, это может быть трудно угадать по первоначальной фотографии сломанной детали. Но когда система двигает винт, она замечает, что он может двигаться так, как не должен, и учитывает этот ослабленный винт при разборке устройства. Также можно указать системе, какие детали наиболее важны для сохранения в целостности, и она может скорректировать свою стратегию, чтобы сохранить именно эти части.

Автоматизированная круговая экономика

Мотивация Баумгартнера за разработкой роботизированной системы разборки заключается в создании круговой экономики, где старые устройства ремонтируются вместо того, чтобы выбрасываться, что снижает количество отходов. "Большое будущее — это спасение нашей планеты", — говорит он. Баумгартнер видит возможность масштабирования этой системы, состоящей из нескольких роботизированных рук, до множества рук, каждая из которых будет специализироваться на разных этапах процесса разборки. Это позволит целой фабрике использовать различные роботизированные конечности для разборки широкого спектра продуктов.

Перспективы

Если система будет работать так, как задумано, это станет полностью автоматизированным способом извлечения сломанной детали из системы, ее замены и восстановления устройства. Тогда круговая экономика действительно засияет, так как люди смогут заменять сломанные части в старых устройствах вместо того, чтобы постоянно покупать новые. "Вот почему нам нужно думать о масштабировании этого", — подчеркивает он. "Потому что это означает, что это станет настолько дешевым, что ремонт этого [электронного устройства] будет дешевле, чем его производство. Это и есть цель." Данное исследование было представлено на Международной конференции по робототехнике и автоматизации IEEE (ICRA) в Вене в 2026 году.