Роботи та COVID-19: дев'ять проєктів у США, що автоматизують завдання в критичних сферах
Влітку 2020 року Міністерство оборони США доручило Інституту ARM (Advanced Robotics for Manufacturing) знайти роботизовані рішення для пом'якшення пандемії коронавірусу та створення технічної основи для реагування на подібні кризи в майбутньому. Інститут залучив понад 300 осіб для збору ідей проєктів.
Зрештою в межах конкурсу було започатковано дев'ять проєктів із фінансуванням, наданим канцелярією Міністерства оборони. Проєкти були зосереджені на кількох критичних сферах, зокрема знезараженні приміщень і поверхонь, тестуванні на коронавірус, виробництві та процедурах контролю якості для створення засобів індивідуального захисту (ЗІЗ), а також використанні роботів під час будівництва тимчасових споруд, які можуть підтримати зусилля лікарень.
«Для нас велика честь, що Міністерство оборони довірило нам боротьбу з коронавірусом. Швидке виконання цих проєктів і успішні результати демонструють здатність Інституту ARM швидко реагувати на національні потреби, використовуючи нашу різноманітну екосистему експертів»
Менеджерка технологічного портфоліо інституту Кара Маццарині подякувала проєктним групам, які відіграли важливу роль у зусиллях з підтримки Міноборони. Усі технології будуть доопрацьовувати та впроваджувати так, щоб покращити реакцію США на майбутні кризи.
Швидке виробництво засобів індивідуального захисту
Результати цього проєкту скоротили кількість необхідних операторів і підвищили ефективність, зменшили час циклу, збільшили виробничу потужність, підвищили надійність завдяки виявленню несправностей на основі технічного зору та роботизованих операцій із візуальним контролем, а також використанню модуля на основі Edge AI як послуги, щоб знизити початкові витрати на обладнання.
Пандемія виявила критичні вразливості в глобальному ланцюгу постачання медичних послуг. На початку пандемії виробники в США не могли задовольнити значний попит на засоби індивідуального захисту, що призвело до їх дефіциту та тривалих термінів постачання. Проєкт покращує наявне автоматизоване виробництво масок у США, включно з роботизованим автоматичним візуальним контролем, збиранням і сортуванням, а також пакуванням і паллетуванням наприкінці виробничої лінії.
Команда проєкту: Siemens Corporate Technologies (головний дослідник), Henderson Sewing Machine Company, Yaskawa Motoman, HomTex.
Індивідуальне виробництво масок
Проєкт дозволяє виробляти користувацькі маски за допомогою роботів у будь-який час і в будь-якому місці. Це збільшило використання автоматизації в галузі, яка досі покладається на ручну працю.
Центр контролю захворювань визначив, що тканинні маски відіграють життєво важливу роль у уповільненні поширення коронавірусу, але пропозиція не може задовольнити попит. Роботизоване шиття становить технічну проблему, оскільки вимагає маніпулювання гнучкими матеріалами, тонкої моторики та точного розпізнавання деталей.
Команда проєкту: Siemens Corporate Technologies (головний дослідник), Henderson Sewing Machine Corporation, Sewbo Inc, Bluewater Defense, Центр промислового шиття та інновацій (ISAIC).
Робототехніка для виробництва великогабаритних конструкцій
Pvilion вважає, що ця технологія допоможе краще реагувати на потреби Міністерства оборони та виробляти намети. Роботи також знімають навантаження з робітників. Коронавірус підкреслив необхідність швидкого розгортання просторів із від'ємним тиском. Ці повітряно-опорні конструкції швидко розгортаються порівняно з традиційними наметами і чудово підходять для використання як експедиційні лікарні, карантинні об'єкти та інші застосування для допомоги при стихійних лихах або у військових цілях.
Однак виробництво таких конструкцій трудомістке. Його можна прискорити з розвитком робототехніки, яка допоможе виробничому персоналу переміщувати важкі й гнучкі матеріали та маніпулювати ними. Проєкт спрямований на розробку парку самосвідомих, керованих людиною роботизованих платформ. Технологія допоможе Pvilion створити «лікарню в транспортному контейнері», яку можна встановити за 72 години командою з 8–10 осіб.
Команда проєкту: Політехнічний інститут Ренсселера (головний дослідник) і Pvilion.
Автоматизація оцінки якості у виробництві ЗІЗ
У межах проєкту було створено технологію, що дозволяє швидко розширити промислову базу США в категорії медичних ЗІЗ. Її можна використовувати для випробувань на проникнення рідини, займистість і непроникність. Також вона застосовується в лабораторній автоматизації, виробництві медичних пристроїв, біофармацевтичних препаратів, навіть меблів і одягу.
Процедури контролю якості ЗІЗ трудомісткі та потребують часу. Тестування зразків стало пріоритетним завданням не лише на заводах-виробниках, а й у медичних центрах. Проєкт був спрямований на розробку роботизованої системи для автоматизації випробувань із контролю якості для перевірки ЗІЗ, що дозволило підвищити продуктивність та ефективність у США.
Команда проєкту: Північно-Східний університет (головний дослідник), Merrow Manufacturing і Boston Engineering.
Роботизоване нанесення антимікробних мідних покриттів
Проєкт призвів до створення готового до виробництва напівавтоматичного робота для холодного напилення, що забезпечує самодезінфекцію предметів із високим ступенем дотику. Установка готова до використання та легко налаштовується.
Поверхні, покриті міддю, швидко вбивають віруси, включно з коронавірусом, але вони не набули широкого поширення через низький попит. Пандемія виявила потребу в самодезінфікуючих поверхнях. Це знизить поширення коронавірусу без потреби в частому очищенні. Роботизована система нанесення антимікробної міді (холодне напилення) поєднує сканер і інструменти для створення траєкторії та контролю якості для нанесення мідного покриття на такі предмети, як дверна ручка, лікарняна лава, візок, поручень та інші.
Команда проєкту: Siemens Corporate Technologies (головний дослідник), VRC Metals System.
Швидка діагностика
Система прискорює розробку тест-смужок у 2–3 рази, покращує якість і надійність процесу та скорочує кількість необхідних технічних спеціалістів. Технологія може бути поширена на будь-який процес розробки тестових наборів, легко масштабується та допомагає швидко реагувати на спалахи захворювань, такі як коронавірус.
Швидка розробка тестів для аналізу на віруси значно допоможе зусиллям США з масштабного тестування під час поточної та майбутніх пандемій. Для оцінки подібних тест-смужок потрібно щонайменше два фахівці: один для проведення аналізу, а інший — для інтерпретації результатів із використанням аналізаторів. У межах проєкту було розроблено рішення з використанням передових систем технічного зору та гнучких роботів для прискорення розробки тестів завдяки автоматизації.
Команда проєкту: Siemens Corporate Technologies (головний дослідник), Maxim BioMedical Inc і Siemens Healthineers.
Автономне роботизоване розпилення та дезінфекція на складах
Система скорочує час і зусилля на налаштування завдяки автономному складанню карти території, інтуїтивно зрозумілому користувацькому інтерфейсу та портативному робочому профілю, доступному з будь-якого браузера. Технологія забезпечує безпечне та здорове робоче середовище з мінімальним впливом на операції завдяки автоматизованим процедурам дезінфекції з використанням автономної навігації та надійного візуального сприйняття.
Операції з логістики та підтримки відіграли життєво важливу роль у підтримці країни, постачаючи медичні засоби та товари першої необхідності мільйонам американців. Щоб контролювати поширення коронавірусу, потрібна частіша та надійніша дезінфекція. У межах проєкту було розроблено автономну систему дезінфекції складу, здатну автоматично переміщатися, визначати місцезнаходження та дезінфікувати сильно зачеплені поверхні і потенційно забруднені ділянки.
Команда проєкту: Siemens Corporate Technologies (головний дослідник), FedEx Corporation, Yaskawa Motoman.
Мобільний автономний промисловий дезінфектор
Передбачається, що комерційно розгорнуте рішення коштуватиме менше $100 000. На дезінфекцію 929 м² знадобиться вісім годин, швидкість роботи — 0,2 м²/с. Через швидку трансформацію коронавірусу для безпечної роботи підприємств і робочих місць потрібна часта дезінфекція поверхонь. Метод ручного очищення не ідеальний, оскільки людина може захворіти або передати вірус.
У межах проєкту було розроблено автономного мобільного робота з встановленою багатоосьовою роботизованою рукою, здатною керувати як системою дезінфекції, так і набором датчиків. Технологія визначає ділянки, що потребують дезінфекції, виконує процес і веде облік виконаних завдань з очищення.
Команда проєкту: Lockheed Martin Advanced Technology Laboratories, GrayMatter Robotics, Southwest Research Institute (SwRI), Lockheed Martin Rotary Mission Systems.
Дезінфікуючий мобільний багатокімнатний робот
Школи, офіси, військові бази та виробничі приміщення необхідно дезінфікувати між змінами, щоб звести до мінімуму поширення вірусу. Система дезінфекції Decon–X (DX1) не має достатньої мобільності та автономності для дезінфекції приміщень без оператора.
Проєкт додав мобільні автономні можливості до системи DX1 для автоматизації послідовної обробки кількох кімнат і просторів на робочих місцях. Додавання мобільності та автономної навігації дозволяє роботу переміщатися з кімнати в кімнату і виконувати серію процедур практично без втручання людини.
Команда проєкту: QinetiQ North America (головний дослідник), MassRobotics.
