Снять рутинные обязанности с человека
В России разработан первый арктический робот-химик
Созданный сотрудниками Университета Иннополис и инженерами «Газпром нефти» лабораторный роботизированный комплекс определяет массовую концентрацию нефтепродуктов в образцах промысловых вод нефтяных и газовых месторождений. Робота начали тестировать в химико-аналитической лаборатории «Мессояханефтегаза» на Восточно-Мессояхском месторождении Ямало-Ненецкого автономного округа.
Фото: «Газпром нефть» / «Мессояханефтегаз»
Фото: «Газпром нефть» / «Мессояханефтегаз»
Линар Юсупов, заместитель руководителя отдела интеграции Центра развития промышленной робототехники Университета Иннополис, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:
— Зачем нужно определять массовую концентрацию нефтепродуктов в образцах промысловых вод?
— Промысловые воды — побочный продукт добычи нефти. Эту воду после отделения от нефти и глубокой очистки закачивают обратно в пласты, чтобы поддерживать давление в нефтеносном пласте, повышать выход нефти и сохранять скважины в рабочем состоянии.
Раньше лаборанты проводили манипуляции с пробирками и лабораторным оборудованием вручную. Главная цель разработанного нашей командой роботизированного комплекса — освободить специалистов лаборатории от рутинных задач, чтобы они могли заниматься более сложными интеллектуальными технологическими процессами. Сейчас лаборанту достаточно будет загрузить в контейнер необходимое количество проб и задать на планшете программу анализа проб промысловой воды. Благодаря роботизации этого процесса можно повысить качество и скорость лабораторных исследований, уровень производственной безопасности, а также снизить влияние человеческого фактора.
— Как устроен робот, созданный сотрудниками Университета Иннополис?
— Робот-химик представляет роботизированную тележку с установленным на ней роботом-манипулятором — это коллаборативный робот, имитирующий движение человеческой руки с установленным захватным устройством, которое можно менять в зависимости от задачи. Комплекс оснащен камерой технического зрения — она позволяет роботу обнаруживать и распознавать объекты.
С помощью сменных захватов и системы технического зрения робот взаимодействует с лабораторными приборами и посудой для проведения полного цикла исследований промысловой воды — например, передвигает химические колбы, выбирает нужные инструменты, наливает в сосуды растворы для анализа и добавляет порошки, снимает и надевает крышки на колбы, ставит колбы в аппараты для исследований и др.
Фото: «Газпром нефть» / «Мессояханефтегаз»
Фото: «Газпром нефть» / «Мессояханефтегаз»
Весь комплекс работает на основе алгоритмов, разработанных сотрудниками Центра робототехники Университета Иннополис: управляющие программы для коллаборативного робота, система диспетчеризации (SCADA-система), программы для программируемого логического контроллера, а также алгоритмы распознавания для системы технического зрения и движения мобильной платформы.
Управляющие программы написаны для работы комплекса с разными устройствами — дозаторами, насосами, делительной воронкой, спектрофотометром и посудой, а также для управления вытяжным шкафом, кнопочными постами, станцией раскупоривания и другими лабораторными приборами и оборудованием.
Система диспетчеризации отвечает за интерфейс управления роботизированным лабораторным комплексом. Лаборанту достаточно выбрать на планшете нужное исследование, вбить параметры и нажать кнопку «запустить». На планшете также можно отслеживать статус выполнения исследования, ошибки и видеть результаты.
На последних этапах проведения исследования результат показывается на спектрофотометре. Робот-химик с помощью камеры считывает полученный результат и дальше отправляет в систему диспетчеризации. Так, на планшет результат исследования приходит практически мгновенно.
— Опирались ли сотрудники Университета Иннополис на опыт других ученых при разработке своего проекта?
— Команда наших разработчиков анализировала существующие роботизированные комплексы для разных отраслей до разработки своего проекта. Например, известны роботизированные хирургические системы da Vinci от компании Intuitive Surgical для малоинвазивных хирургических операций.
Насколько мы знаем, в лабораториях нефтегазовой отрасли таких решений нет. Скорее всего, это один из первых подобных проектов роботизированного лабораторного комплекса в России. На Крайнем Севере — точно первый.
Искандер Бариев, директор Университета Иннополис:
— Где может использоваться такой автоматизированный комплекс?
— Концепцию такого автоматизированного комплекса с мобильной платформой, установленным роботом, захватными устройствами и камерой технического зрения в разной комплектации можно использовать в любой лаборатории — например, в медицине, строительстве, нефтегазовой отрасли или микроэлектронике. Главное, чтобы у организаций среди процессов были манипуляции с мелкими изделиями, которые можно автоматизировать и роботизировать: сортировка, контроль качества, анализ проб, упаковка, резка деталей, подготовка реагентов и другое.
— Как это изобретение поможет сотрудникам лабораторий?
— Изобретение сможет выполнять за лаборанта-человека часть рутинных операций — например, снимать показания с лабораторных приборов, причем делать это автоматически и с высокой точностью. Робот-химик сможет безошибочно вести протоколы и журналы, следовать методике по ГОСТ и отправлять результаты заказчику исследований.
Фото: «Газпром нефть» / «Мессояханефтегаз»
Фото: «Газпром нефть» / «Мессояханефтегаз»
— Как, на ваш взгляд, эта технология будет развиваться в дальнейшем?
— Технология роботизации исследований в лабораториях продолжит развиваться. Скорее всего, будет увеличиваться количество рутинных задач, которые можно роботизировать. В исследовательские задачи внедрят искусственный интеллект для анализа больших данных, оптимизации экспериментов и предсказания результатов. Это ускорит процесс исследований и улучшит точность прогнозов. Росту роботизации исследований поможет и возможность удаленного управления роботами. Это позволит проводить исследования в лабораториях, находящихся в труднодоступных регионах,— например, в тайге, тундре, на Крайнем Севере.