Роботы и COVID-19: девять проектов в США, автоматизирующие задачи в критических областях
Летом 2020 года Министерство обороны США поручило Институту ARM (Advanced Robotics for Manufacturing) найти роботизированные решения для смягчения пандемии коронавируса и создания технической основы для реагирования на аналогичные кризисы в будущем. Институт привлек более 300 человек для сбора проектных идей.
В конечном итоге в рамках конкурса были инициированы девять проектов с финансированием, предоставленным канцелярией Министерства обороны. Проекты были сосредоточены на нескольких критических областях, включая дезинфекцию помещений и поверхностей, тестирование на коронавирус, производство и процедуры обеспечения качества для создания средств индивидуальной защиты (СИЗ), а также использование роботов при строительстве временных сооружений, которые могут поддержать усилия больниц.
«Для нас большая честь, что Министерство обороны доверило нам борьбу с коронавирусом. Быстрое выполнение этих проектов и успешные результаты демонстрируют способность Института ARM быстро реагировать на национальные потребности, используя нашу разнообразную экосистему экспертов»
Менеджер технологического портфолио института Кара Маццарини поблагодарила проектные группы, которые сыграли важную роль в усилиях по поддержке Минобороны. Все технологии будут дорабатывать и реализовывать таким образом, чтобы улучшить реакцию США на будущие кризисы.
Быстрое производство средств индивидуальной защиты
Результаты этого проекта сократили количество необходимых операторов и повысили эффективность, уменьшили время цикла, увеличили производственную мощность, повысили надежность за счет обнаружения неисправностей на основе технического зрения и роботизированных операций с визуальным контролем, а также использования модуля на основе Edge AI в качестве услуги, чтобы снизить первоначальные затраты на оборудование.
Пандемия выявила критические уязвимости в глобальной цепочке поставок медицинских услуг. В начале пандемии производители в США не могли удовлетворить значительный спрос на средства индивидуальной защиты, что привело к их дефициту и длительным срокам поставки. Проект улучшает существующее автоматизированное производство масок в США, включая роботизированный автоматический визуальный контроль, сбор и сортировку, а также упаковку и паллетирование в конце производственной линии.
Команда проекта: Siemens Corporate Technologies (главный исследователь), Henderson Sewing Machine Company, Yaskawa Motoman, HomTex.
Индивидуальное производство масок
Проект позволяет производить пользовательские маски с помощью роботов в любое время и в любом месте. Это увеличило использование автоматизации в отрасли, которая по-прежнему полагается на ручной труд.
Центр по контролю заболеваний определил, что тканевые маски играют жизненно важную роль в замедлении распространения коронавируса, но предложение не может удовлетворить спрос. Роботизированное шитье представляет собой техническую проблему, поскольку требует манипулирования гибкими материалами, тонкой моторики и точного распознавания деталей.
Команда проекта: Siemens Corporate Technologies (главный исследователь), Henderson Sewing Machine Corporation, Sewbo Inc, Bluewater Defense, Центр промышленного шитья и инноваций (ISAIC).
Робототехника для производства групногабаритных конструкций
Pvilion считает, что эта технология поможет лучше реагировать на потребности Министерства обороны и производить палатки. Роботы также снимают нагрузку с рабочих. Коронавирус подчеркнул необходимость быстрого развертывания пространств с отрицательным давлением. Эти поддерживаемые воздухом конструкции быстро развертываются по сравнению с традиционными палатками и отлично подходят для использования в качестве экспедиционных больниц, карантинных объектов и других применений для оказания помощи при стихийных бедствиях или в военных целях.
Однако производство таких конструкций трудоемкое. Его можно ускорить с развитием робототехники, которая поможет производственному персоналу перемещать тяжелые и гибкие материалы и манипулировать ими. Проект направлен на разработку парка самосознательных, управляемых человеком роботизированных платформ. Технология поможет Pvilion создать «больницу в транспортном контейнере», которую можно установить за 72 часа с командой из 8-10 человек.
Команда проекта: Политехнический институт Ренсселера (главный исследователь) и Pvilion.
Автоматизация оценки качества в производстве СИЗ
В рамках проекта была создана технология, позволяющая быстро расширить промышленную базу США в категории медицинских СИЗ. Ее можно использовать для испытаний на проникновение жидкости, воспламеняемость и непроницаемость. Также она применяется в лабораторной автоматизации, производстве медицинских устройств, биофармацевтических препаратов, даже мебели и одежды.
Процедуры обеспечения качества СИЗ трудоемки и требуют времени. Тестирование образцов стало приоритетной задачей не только на заводах-производителях, но и в медицинских центрах. Проект был направлен на разработку роботизированной системы для автоматизации испытаний по обеспечению качества для проверки СИЗ, что позволило повысить производительность и эффективность в США.
Команда проекта: Северо-Восточный университет (главный исследователь), Merrow Manufacturing и Boston Engineering.
Роботизированное нанесение антимикробных медных покрытий
Проект привел к созданию готового к производству полуавтоматического робота для холодного распыления, обеспечивающего самодезинфекцию предметов с высокой степенью прикосновения. Установка готова к использованию и легко настраивается.
Покрытые медью поверхности быстро убивают вирусы, включая коронавирус, но они не получили широкого распространения из-за низкого спроса. Пандемия выявила необходимость в самодезинфицирующих поверхностях. Это снизит распространение коронавируса без необходимости частой очистки. Роботизированная система нанесения антимикробной меди (холодное распыление) объединяет сканер и инструменты для создания траектории и контроля качества для нанесения медного покрытия на такие предметы, как дверная ручка, больничная скамья, тележка, поручень и другие.
Команда проекта: Siemens Corporate Technologies (главный исследователь), VRC Metals System.
Быстрая диагностика
Система ускоряет разработку тест-полосок в 2-3 раза, улучшает качество и надежность процесса и сокращает число необходимых технических специалистов. Технология может быть распространена на любой процесс разработки тестовых наборов, легко масштабируется и помогает быстро реагировать на вспышки заболеваний, такие как коронавирус.
Быстрая разработка тестов для анализа на вирусы значительно поможет усилиям США по крупномасштабному тестированию во время текущей и будущих пандемий. Для оценки подобных тест-полосок требуется минимум два специалиста: один для проведения анализа, а другой — для интерпретации результатов с использованием анализаторов. В рамках проекта было разработано решение с использованием передовых систем технического зрения и гибких роботов для ускорения разработки тестов за счет автоматизации.
Команда проекта: Siemens Corporate Technologies (главный исследователь), Maxim BioMedical Inc и Siemens Healthineers.
Автономное роботизированное распыление и дезинфекция на складах
Система сокращает время и усилия на настройку за счет автономного составления карты территории, интуитивно понятного пользовательского интерфейса и портативного рабочего профиля, доступного с любого браузера. Технология обеспечивает безопасную и здоровую рабочую среду с минимальным воздействием на операции за счет автоматизированных процедур дезинфекции с использованием автономной навигации и надежного визуального восприятия.
Операции по логистике и поддержке сыграли жизненно важную роль в поддержке страны, поставляя медицинские принадлежности и товары первой необходимости миллионам американцев. Чтобы контролировать распространение коронавируса, требуется более частая и надежная дезинфекция. В рамках проекта была разработана автономная система дезинфекции склада, способная автоматичеки перемещаться, определять местонахождение и дезинфицировать сильно затрагиваемые поверхности и потенциально загрязненные области.
Команда проекта: Siemens Corporate Technologies (главный исследователь), FedEx Corporation, Yaskawa Motoman.
Мобильный автономный промышленный дезинфектор
Предполагается, что коммерчески развернутое решение будет стоить менее $100 000. На дезинфекцию 929 м² потребуется восемь часов, скорость работы — 0,2 м²/с. Из-за быстрой трансформации коронавируса для безопасной работы предприятий и рабочих мест требуется частая дезинфекция поверхностей. Метод ручной очистки не идеален, поскольку человек может заболеть или передать вирус.
В рамках проекта был разработан автономный мобильный робот с установленной многоосевой роботизированной рукой, способной управлять как системой дезинфекции, так и набором датчиков. Технология определяет области, требующие дезинфекции, выполняет процесс и ведет учет выполненных задач по очистке.
Команда проекта: Lockheed Martin Advanced Technology Laboratories, GrayMatter Robotics, Southwest Research Institute (SwRI), Lockheed Martin Rotary Mission Systems.
Дезинфицирующий мобильный многокомнатный робот
Школы, офисы, военные базы и производственные помещения необходимо дезинфицировать между сменами, чтобы свести к минимуму распространение вируса. Система дезинфекции Decon–X (DX1) не обладает достаточной мобильностью и автономностью для дезинфекции помещений без оператора.
Проект добавил мобильные автономные возможности к системе DX1 для автоматизации последовательной обработки нескольких комнат и пространств на рабочих местах. Добавление мобильности и автономной навигации позволяет роботу перемещаться из комнаты в комнату и выполнять серию процедур практически без вмешательства человека.
Команда проекта: QinetiQ North America (главный исследователь), MassRobotics.
