Учебные РТК: роботизированные ячейки и промышленные роботы для обучения

Учебный роботизированный технологический комплекс собирают из тех же узлов, что и заводской: робот, контроллер, пульт обучения, захват, конвейер или станок, техническое зрение, защита. К ним добавляют то, чего в цехе нет: симулятор, методические пособия и задания. Например, все учебные ячейки «Эйдос Робототехники» построены по одному принципу: робот, методика и симулятор в одном комплексе.

Такие комплексы покупают колледжи, вузы, центры компетенций и учебные центры предприятий. Спрос держится на кадрах. Исполнительный директор НАУРР Ольга Мудрова среди условий роботизации называет кадры: нужно готовить инженеров, программистов, операторов и сервисных специалистов. По целям нацпроекта Россия к 2030 году должна войти в 25 ведущих стран по плотности роботизации, и для этого, по её оценке, нужно внедрить порядка 80 000 промышленных роботов. Каждому нужен человек, который напишет программу и заменит изношенный захват.

Робот здесь ничего не производит. На выходе у него подготовленный специалист.

Колледжи готовят техников по специальности 15.02.18 «Техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства», стандарт утверждён приказом Минпросвещения от 27.11.2023 № 890. Среди видов деятельности в нём названы пусконаладка и техническое обслуживание робототехнологических комплексов, а также ведение технологического процесса на РТК. По учебнику этому не научить.

На практику стандарт отводит не меньше 756 академических часов, на дисциплины и модули не меньше 1764, на итоговую аттестацию 216. Вся программа на базе 11 классов занимает 4464 часа, на базе 9 классов 5940. Занимаются в лабораториях и мастерских с оборудованием.

Две оговорки стандарта прямо влияют на закупку. Оборудование разрешено заменять виртуальными аналогами, а у колледжа должно быть лицензионное и свободно распространяемое ПО, в том числе отечественное. Симулятор закрывает часть часов, на нём программу готовят ещё до выхода к роботу. Но пусконаладку и обслуживание без реального комплекса не отработать.

Учебное оборудование обычно делят на три уровня: настольные манипуляторы, ячейки на промышленных роботах и ячейки, где робот работает с реальным станком.

Настольный учебный робот манипулятор стоит на столе рядом с компьютером. Dobot Magician работает на четырёх осях: грузоподъёмность 500 г, досягаемость 320 мм, повторяемость ±0,2 мм. Его программируют, проводя руку по нужной траектории, а 13 интерфейсных портов оставлены для лабораторных работ и собственных разработок. Российский Promobot M Edu продают со сменным экструдером для 3D-печати, вакуумным и механическим захватами и держателем пишущих инструментов. Программу для него отлаживают на цифровом двойнике, не подключаясь к манипулятору, и пишут на Python или C/C++. Подробнее об этом классе машин рассказывает страница учебный робот-манипулятор.

Учебный промышленный робот ставят в ячейку с той же периферией, что в цехе. В комплексе «Эйдос Робототехники» стоит робот A7-900: 6 осей, груз 7 кг, радиус 912 мм, повторяемость ±0,03 мм. В комплект входят пневматический захват, конвейер и техническое зрение для деталей из навала, а программу сначала отлаживают в симуляторе RCS Core на ноутбуке.

Учебная роботизированная ячейка на базе коллаборативного робота ближе всего к реальному участку. В ячейке на коботе AC10-1300 робот обслуживает токарный станок с ЧПУ и отбраковывает детали по сигналу индуктивного датчика. Производитель указывает, что кобот работает рядом с оператором без дополнительного ограждения. Как кобот делит рабочую зону с человеком, разобрано отдельно. Вузы собирают и собственные стенды: в Пермском политехе запатентовали учебный робот-манипулятор для обучения программированию и управлению промышленными роботизированными установками.

Школе и центру дополнительного образования промышленная ячейка обычно не нужна. Хватает настольных манипуляторов, конструкторов и компьютерного класса. Производители делят методики по возрасту: материалы к комплексу Promobot Education разделены на два уровня и рассчитаны на учащихся от 12 до 22 лет. В комплекс входят сервисный робот, рука-манипулятор, модульный робот, программы с виртуальной средой и планы занятий для педагогов.

Выбирая оборудование для кабинета робототехники, смотрите сначала на методички. Их должен уметь провести учитель без инженера рядом, а точность робота для школы вторична.

Учебную ячейку покупают под программу, а не под каталог. Перед техзаданием пройдите по списку:

• Робот того же класса, что на заводах региона. Выпускник должен узнать пульт, когда придёт на практику.
• Симулятор или цифровой двойник. ФГОС допускает замену оборудования виртуальными аналогами, а симулятор разгружает реального робота: группа отлаживает программы, пока одна бригада работает у ячейки.
• Периферия под модули программы. Захват, конвейер, зрение или станок выбирают по тем темам, которые реально преподают.
• Помещение и питание. Учебным ячейкам «Эйдос» нужно питание от 3,5 кВт и климат без конденсата на корпусе робота. Площадь считают по чертежу ячейки.
• Документы для закупки. Производители готовят пакет по 44-ФЗ и 223-ФЗ, а ячейку можно изготовить по постановлению Правительства № 719, чтобы учреждение купило её по госзакупкам.
• Состав поставки. У «Эйдос» в поставку входят робот, периферия, пусконаладка, обучение преподавателей, методические материалы и гарантия. Сверьте этот список в каждом коммерческом предложении.

Учебный сценарий лучше брать у заводов, куда пойдут выпускники. Региону с автозаводом подойдут сборка и сварка узлов, как на странице про роботы в машиностроении. Колледжу рядом с трубным заводом ближе роботизированная сварка труб, а приборостроительному пригодятся монтаж и пайка плат, о которых рассказывает автоматизация производства электроники.

Мобильных роботов и связку с WMS удобно изучать по складу, ему посвящена страница роботизация склада. Аграрным вузам пригодится роботизация животноводства, медицинским подойдёт медицинская робототехника. Производители выпускают и узкие ячейки: у «Эйдос» есть стенды для намотки композитов на оправку, аддитивной печати и фрезерования.

Публичных цен на учебные ячейки производители обычно не дают. «Эйдос» считает стоимость каждой ячейки индивидуально, в зависимости от базовой комплектации, периферии и опций. Сравнивайте предложения по составу поставки, а не по цене робота.

Для завода учебная ячейка становится частью проекта роботизации. Пока линию проектируют, операторы и наладчики учатся на роботе той же модели и к пуску уже знают пульт. Как заложить обучение в бюджет, показывает разбор того, из чего складывается стоимость внедрения робота, а свои цифры подставьте в калькулятор окупаемости роботизации. Курсы для операторов и программистов описаны на странице обучение работе с промышленными роботами.

Государство тоже строит учебную инфраструктуру. Первый головной центр развития промышленной робототехники открыли в 2024 году на базе Университета Иннополис, и, по данным Минпромторга, по его программам выучились более 1 тыс. человек. В 2026 году в регионах планируют создать 10 таких центров, в 2027 году ещё 13, а к 2030 году довести их число до 30.

• Настольный манипулятор не заменяет промышленного робота. У Dobot Magician груз 500 г и повторяемость ±0,2 мм, у учебного промышленного A7-900 груз 7 кг и ±0,03 мм. Работу с тяжёлой периферией и правила безопасности ячейки на столе не отработать.
• Симулятор не заменяет пусконаладку. ФГОС разрешает виртуальные аналоги оборудования, но наладку и обслуживание РТК студент должен пройти на реальном комплексе.
• Помещение. Учебной ячейке на промышленном роботе нужны отдельная линия питания от 3,5 кВт, климат без конденсата и площадь по чертежу. Обычный класс без доработки подходит не всегда.
• Ячейка без преподавателя простаивает. Обучение педагогов и методички должны входить в поставку, иначе комплекс остаётся выставочным экспонатом.
• Один бренд в ячейке. Если на заводах региона стоят роботы разных марок, выпускнику придётся переучиваться на другой язык программирования и пульт. Это закрывают симулятором и сменой учебных сценариев.