Перспективы промышленной

робототехники в мире и в России

«РОБОТЕХНИКА: «СМЫСЛЫ»

АНАЛИТИКА. ТРЕНДЫ.

ПРОГНОЗЫ

Альберт ЕфимовРуководитель Робототехнического центра Сколково

Robot defined as …

Robot - actuated mechanism programmable in two or more axes (4.3) with a degree of autonomy (2.2), moving within its environment, to perform intended tasks. [ISO 8373:2012]

Industrial Robots Service Robots

Classification (by ISO)

Automatically controlled, reprogrammable, multipurpose manipulator, programmable in three or more axes, which can be either fixed in place or mobile for use in industrial automation applications

Performs useful tasks for humans or equipment excluding industrial automation applications

– 179 000 – в мире продано промышленных роботов;

– 21 036 – в мире продано обслуживающих роботов (включая военные);

– $29 миллиардов – мировой рынок промышленных роботов;

– $3.57 миллиардов – мировой рынок обслуживающих роботов;

– 1 600 000 единиц – всего используется промышленных роботов;

– 150 000 единиц – всего используется сервисных роботов

Рынок робототехники в мире в 2013 г.

$5 270 миллиардов – влияние ролбототехники на мировую экономику к 2025г

$151 миллиардов – мировой рынок робототехники, включая аппаратуру и ПО к 2020г

$75 миллиардов – мировой рынок промышленных роботов к 2020г

$29 миллиардов – мировой рынок сервисных роботов к 2020г

$12 миллиардов – мировой рынок беспилотных летательных аппаратов к 2020г

Важность робототехники. Основные прогнозы развития робототехники 2020-2025 гг

Страна Название программы

Год Основные направления

Инвестиции

США National Robotics Initiative

2011 Цифровое производство, медицина и здоровье, услуги, роботы военного и космического назначения. Поддержка через исследовательские гранты.

Примерно $ 500млн на робототехнику из $2.2млрд на цифровые технологии к 2020г. На сегодняшний день финансируется проектов примерно на $ 100млн.

Евросоюз SPARC 2014 Промышленные и роботы

обслуживания.€ 2.8 млрд, из которых € 700 млн —государственные гранты, , € 2.1млрд —частные инвестиции.

Франция France Robots Initiative

2014 Все области гражданской робототехники.

100 млн евро, проект поддерживается посредством исследовательских грантов и субсидий на модернизацию производственных мощностей.

Велико-британия

Robotics and Autonomous Systems

2014 Интеллектуальные роботы и автономные транспортные системы.

£158 млн

Южная Корея

Intelligent Robot …Act

2014 Главная цель программы —стимуляция спроса на роботов местного производства.

KWN 2.6 трлн

Обзор государственных программ поддержки робототехники в мире

– Восприятие, Познание, Навигация и Планирование

– Интерфейсы, облегчающие взаимодействие робот-человек

– Системы, дополняющие человека

– Медицинские роботы: роботизированная хирургия, микро-и нано-роботы

Основные области исследований в робототехнике

Форсайт верхнего уровня: Интеллектуальные роботы и Автономные транспортные машины

Форсайт второго уровня:

– Совершенствование восприятия, понимания, автономной навигации, теле-/супервизорного управления и планирования робототехнических систем в динамических недетерминированный средах всех видов (подводные, подземные, наземные, воздушные или космические);

– Новое аппаратное или программное обеспечение для человеко-машинного взаимодействия и коллаборативного поведения роботов, естественные интерфейсы управления и машинного обучения роботов, в том числе для промышленного или сервисного применения;

– Системы восполнения/улучшения возможностей человека, в том числе экзоскелеты промышленного или реабилитационного назначения, интеллектуальные протезы;

– Новое оборудование, сенсоры или программное обеспечение для медицинской робототехники, роботы для хирургии, включая: микро- и наноробототехнику

Форсайт робототехники

Улучшение восприятия, позиционирование, автономная навигация, теле и супервизорное управление и планирование действий роботов в динамических, недетерминированных средах всех типов (под водой, под землёй, на земле, в воздушном пространстве или космосе):

– Промышленные роботы и автоматические производственные линии– Полевые роботы в динамических, недетерминированных средах

SLAM Навигация и составление карты) в информационно-бедных средах (например, подводная навигация и арктические исследования);

Навигация и построение пути в условиях неопределенности с использованием имеющихся глобальных данных (например, спасательные операции)

Реконфигурируемая навигации робота в ограниченном пространстве Реакционное поведение разумных элементов Идеи дизайна и поведения, подсказанные природой

– Сенсоры и интеллектуальностьИнтеллектуальное восприятие и комплексирование данныхПонимание и искусственный интеллектАвтономная навигацияИнтеллектуальные транспортные системы

– Рабочая группа Навигация и планирование маршрута для однородных и неоднородных (человек-робот) команд

Интеллектуальный рой роботов и их поведение

Обмен информацией, согласование и принятие решений группами роботов

Новое аппаратное или программное обеспечение для человеко-машинного

взаимодействия и коллаборативного поведения роботов, естественные

интерфейсы управления и машинного обучения роботов, в том числе для

промышленного или сервисного применения:

– Домашние и социальные роботы– Однозадачные– Многофункциональные– Долговременное взаимодействие робот-человек один на один, включая социальные аспекты

взаимодействия– Жизненные помощники, включая концепции “умного дома” и “интернет вещей”– Краткосрочное взаимодействие роботов и людей класса один-ко-многим и многие-к-одному – Антропоморфность

– Интерфейсы для промышленных роботов и автоматических производственных линий

– Решение вопросов безопасности и применение стандартов ISO безопасности на различных этапах развития

– Развитие естественных интерфейсов с целью повышения понимания ситуации и безопасности Познание и искусственный интеллект

Намерения и прогнозирование действий

Распознавание речи и жестов

– Дистанционное управление Дружественный интерфейс Многопользовательская ориентированность Взаимодействие команды из множества роботов, включая однородные и неоднородные команды Дистанционное управление в условиях задержек по времени и неопределённостей Переключение управления и автономные решения на случай чрезвычайных ситуаций

Системы восполнения/улучшения возможностей человека, в том числе

экзоскелеты промышленного или реабилитационного назначения,

интеллектуальные протезы:

– Промышленные усиливающие экзоскелеты– Безопасность экзоскелетов– Высокоточные операции с экзоскелетами– Многопользовательский подход в применении экзоскелетов

– Интеллектуальные устройства для инвалидов, раненных и пожилых– Мобильность и контекстная навигация– Распознавание ситуаций– Интеграция с нервной системой

– Реабилитационные экзоскелеты и устройства– Тренировки пациентов– Терапия заболеваний ОПД

– Интеллектуальные протезы– Расширение способностей– Адаптивное управление– Нейропротезирование и нейронные имплантанты

Новое оборудование, сенсоры или ПО для роботов медицинского назначения, хирургических роботов, включая микро- и нано-роботов

– Высокоточная роботизированная хирургия Видео- и графические системы роботизированной хирургии;

Минимально инвазивная внутренняя операция;

Ортопедическая хирургия;

Удаление костей и внутренностей;

– Микро- и нано-роботы–Диагностика с помощью микро роботов–Доставка лекарств с помощью нано-роботов.

Competition

Aging Society

Safety

• 6 000 трудящихся погибает на работе каждый день;

• 2.3 миллиона человек ежегодно получают травмы, заболевают или погибают на производстве;

• 160 млн несчастных случаев на работе в целом в мире, 340 млн профессиональных заболеваний

• Касается как молодых так и пожилых людей

Robotics industry structure

Industrial robotics applications

Industrial robotics by applications

Service robotics (1)

Service robotics (2)

Service robotics (3)

Industrial Robotic’s density

Robotic’s Density in Selected Countries

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Russia

China

UK

France

Spain

USA

Belgium

Denmark

Italy

Sweden

Germany

Japan

S.Korea

Share industrial robots in Auto vs other industries

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Japan

Germany

USA

Italy

China

Other industries

Automakers

Annual sales industrial robots in Asia (thousands robots)

0 10 20 30 40 50 60

2012

2013

2014

Asia

S.Korea

Japan

China

Annual Sales of Industrial Robots in China

0 2 4 6 8 10 12 14 16

2010

2011

2012

2013

Other industries Automakers

China becomes No1 market in industrial robotics in 2013~30% of robots home-made. Average density ~ 30 (automotive ~ 281, other ~14),

Technology trends

Current generation Next generation

Robots and people work together

Lean Intelligent Assembly Automation

Factory-in-a-day

Current generation Next generation

Industrial robotics enters SMEs

Study cases

Universal Robots and Schunk

Before robotics upgrad: 3 CNC/pAfter robotics upgrad: 8 CNC/p

Rio Tinto

OPEN INNOVATIONS: TECHNOLOGY POWERING THE GLOBE 38

Units

OPEN INNOVATIONS: TECHNOLOGY POWERING THE GLOBE 39

Sales

OPEN INNOVATIONS: TECHNOLOGY POWERING THE GLOBE 40

OPEN INNOVATIONS: TECHNOLOGY POWERING THE GLOBE 41

Areas for improvements (1)

Improvement of methods for systems development and design of robotic systems.

Robotic systems - complex technical system having a plurality of dynamically linked components. To create them, require effective and reliable means to develop an architecture, engineering, design, modeling and prototyping of new RTC;

Areas for improvements (2)

Improvement of human-computer interaction, collaborative robotics.

It is expected that the next generation of RTC will interact with a person, the user directly, without the use of complex programming tools, understanding natural ways of communicating with the person - speech, gestures and possibly neurointerfaces. To this should also be mentioned study on the use of features "Internet of Things" robotics, "cloud robotics" - distributing as effectively as possible the processing of information between the control center and on-board complex robot.

Areas for improvements (3)

Improving the degree of autonomy of robots.

This includes an increase in the degree of awareness of the situation around the robot and dynamic action planning in non-deterministic environment, or in other words - the intellectualization of robotics

Areas for Improvements (4)

Improving the forms and basic technology of mechatronics.

Ability to effectively carry out its mission largely depends on how effectively implemented mechatronic part of RTC, controllers, sensors, actuators, power supply and power consumption. Also, this technology clusters include technologies of communication between the control center and the RTC or RTC group.

World RIE on Robotics

Analysis by type of activity

1065

296

298

171

696

127

412

Robotics basic technology

Research and Educations

Industrial robotics

Integrators

Service robotics for Govt and Big Corps

Service robotics (personal)

startups

0 200 400 600 800 1000 1200

Russia

2400 industrial robots in Russia by 2013

600 sold in 2013

24%

21%

10%

28%

17%

Share of Robots

Loading/unloading Wielding Painting Automakers Metalworks

Робототехника в Сколково

Более 30 проектов в области промышленной,

сервисной, персональной, образовательной и

медицинской робототехнике

Текущие участники робоцентраСколково

Основные цели Проекты и события

Наши Партнёры

• Содействовать появлению в Сколково целе-ориентированных сообществ, сосредоточенных на исследованиях и коммерческом продвижении работ в области Интеллектуальной роботехники и Автономных транспортных средств.

• Создание в Сколково и Сколтехелидирующего международного инновационного и предпринимательского центра в области робототехники.

• Сколково Hack-space с тестовой площадкой• Национальная партнёрская сеть

исследователей• Карта компетенции Робо-Сколково• База крупнейшей всероссийской

конференции и рабочей сети в области робототехники и искусственного интеллекта

• Робототехнические соревнования и конкурсы

• Робототехнический хакатон

Робототехнический центр Сколково

Oussama Khatib из Стэнфордской Робототехнической лаборатории выступает в Сколково

Робоцентр Сколково – партнёр всероссийских испытаний автономных транспортных средств

Робохак! 13 команд за 72 часа создавали прототипы устройств, помогающих лицам с ограниченной двигательной способностью

Российский инновационный день Министерства обороны России

Конференция «Естественные языки и Искусственный интеллект»

Национальная конференция робототехники

Робоночь —инновационное событие

Ключевые мероприятия робоцентраСколково июнь-октябрь 2014

Автомобили КАМАЗ с дистанционным и автономным управлением

1) Горнодобывающая отрасль

(автомобили с дистанционным и автономным управлением)

2) Нефтяная и газовая

промышленность

3) Строительство

4) Городские пассажирские перевозки

5) Сельское хозяйство

1) МЧС (пожарные и аварийно-

спасательные автомобили с дистанционным управлением)

2) Министерство Обороны

3) ФСБ

Роботизированные технологические

тягачи для внутризаводских перевозок (между заводами и цехами)

по внутренним дорогам

ОАО «КАМАЗ» и других промышленных предприятий

НТЦ «КАМАЗ» «Инновационный центр «КАМАЗ»

Коммерческое применение:

Некоммерческое применение: Внутризаводские перевозки:

Радары оценки боковых и задней зон

АкселерометрГироскоп

GPS/ГЛОНАССнавигация

Лазерный дальномер

Фронтальный радар

Электронное рулевое управление,

Датчик положения рулевого колеса

Стерео камера

Дистанционно управляемая надстройка (пожарная, манипулятор)

BirdView:Обзор 360°

Электронные тормоза (EBS)Электронный контроль устойчивости (ESC)

Датчики скорости

СПАСИБО!