Голова — человек, а руки — робот. Как в Новосибирске создают параметрическую мебель

При слове «параметризм» не у каждого в голове рисуется понятная картина. А вот если сказать: «Заха Хадид», то ассоциативно выстроится ряд образов современной архитектуры — волнообразные линии, ставшие новым стилем цифровой эпохи. Причем цифровизация здесь выступает не как фигура речи, а как реальный инструмент: алгоритм создания параметрического изделия пишет программист, а выполняет его робот. Казалось бы, что удивительного — в двадцать первом-то веке. Но это для технаря. А для эстета-гуманитария это магия.

Впрочем, маги ходят среди нас и выглядят, как обычные люди. Они и есть обычные люди. Например, такие живут в Новосибирске и производят параметрическую мебель для благоустройства территории внутри и вокруг жилых кварталов и бизнес-центров. «Деловой квартал» побывал в мастерских Robolab NSTU на базе Новосибирского государственного технического университета и посмотрел, как старое доброе ремесло, сочетаясь с высокими технологиями, превращается в футуристическое искусство.

Лаборатория промышленной робототехники появилась в НГТУ в 2021 г. Планировалось, что она станет учебным центром для студентов и своеобразным полигоном для предприятий, которые намерены роботизировать свои производственные операции и хотят обучить персонал работе с новыми технологиями. Сейчас лаборатория помогает студентам учиться создавать управляющие программы для роботов и выступает реальной производственной площадкой.

Robolab NSTU производит параметрическую мебель и другие изделия по индивидуальному дизайну на заказ. Из реализованных проектов в Новосибирске — уличные лавки общей длиной 16 метров возле бизнес-центра «На Вокзальной» и лавка для входной группы дома, а также параметрическая велопарковка в ЖК «Тихомиров».

У лаборатории есть две площадки: на одной трудятся роботы и программисты, на другой — станки и мастера. Кстати, это старые советские станки, которые специалисты восстановили сами и теперь выпускают на них деревянные изделия разной сложности.

Однако, как рассказал «Деловому кварталу» руководитель лаборатории Кирилл Зубарев, ключевая компетенция при производстве параметрических изделий — это не навыки работы на станке, а разработка 3D-моделей изделия и их на базе — управляющих программ для роботов и ЧПУ-станков.

Часто заказчик к нам приходит с простым рисунком. Мы используем специальное программное обеспечение, с помощью которого любую объемную фигуру или изделие мы сначала создаем в цифровой 3D-модели. Это позволяет нам продумать и согласовать с заказчиком все детали: посмотреть ракурсы, вписать в существующие конструкции с их особенностями, продумать разные варианты сборки и монтажа. После этого наши специалисты на базе 3D-модели создают управляющую программу для робота — «цифрового двойника» процесса. Цифровой двойник также просматривается, вносятся изменения в производственный процесс, оптимизируются движения, расход материала. И только после этого мы запускаем робота: устанавливается заготовка, и робот по программе вырезает изделие. Фактически реализуется принцип, которому нас учили в школе: «Семь раз отмерь, один раз отрежь». Вручную мы только производим шлифовку и покрытие изделия красками и лаком, — пояснил Зубарев.

Часть работы, которую выполняет человек, намного сложнее, чем задачи робота: помимо проектировки 3D-изделия, важно прописать алгоритм, как оно будет собираться и монтироваться. Фактически на компьютере проектируется одновременно три процесса: сам объект, процесс его создания и порядок сборки и монтажа. Всю творческую работу делает человек, а руками становится робот.

Лаборатория оборудована тремя роботизированными ячейками: учебной, фрезеровочной и сварочной. На фрезеровочном роботе можно делать объемные фигуры из разных мягких материалов. Сварочный занимается, соответственно, сваркой, но пока ему помогают люди, и сотрудники лаборатории намерены усовершенствовать работа, наделив его техническим зрением.

Если говорить о роботизации сварочных операций, нужно отметить одну особенность этого процесса: робот будет варить точно по той траектории, которую ему задал программист. Это накладывает ряд требований к процессу, например, заготовки всегда должны быть одинакового качества, заготовку надо расположить и закрепить в конкретном положении. Если что-то из этого не будет сделано, в результате получится брак. Поэтому роботов в сварке применяют, когда есть большая серия и не надо часто делать переналадку. Для малых и средних серий обязательно будет нужен программист. Мы хотим снять эти ограничения и работаем над программой, которая с помощью технического зрения и лазерного датчика позволит точно определять расположение детали и без человека (программиста) вносить изменения в траекторию сварки роботом. Работать это будет так: загружаете в компьютер 3D-модель изделия с указанием траектории шва, кладете и закрепляете заготовку на рабочий стол, и через несколько минут робот сможет приступить к сварке. Камеры распознают положение заготовки, лазер проверит разделку сварочного шва, искусственный интеллект разработает управляющую программу для робота и передаст ему управляющую программу. Оператору останется нажать на кнопку «Старт». Уже в этому году мы покажем, как это работает, — рассказал заведующий лабораторией Роман Чернухин.

За подобную работу возьмется не всякий производитель, так как каждая часть параметрической конструкции, каждая волна — это отдельно спроектированное изделие. Для решения сложных дизайнерских задач лаборатория сотрудничает с кафедрой промышленного дизайна Новосибирского государственного университета архитектуры, дизайна и искусств имени А.Д. Крячкова.

Robolab NSTU позиционирует себя как производство полного цикла — от дизайна до монтажа изделия и его последующего обслуживания. В обслуживании нуждаются изделия уличного исполнения, на которые воздействует множество факторов: влага, перепады температур, ультрафиолет и другие. Сейчас инноваторы вместе с коллегами проводят исследования, чтобы выяснить, какие покрытия будут наиболее прочными и износостойкими.

Поскольку наши изделия еще не прожили пять лет, мы не можем точно сказать, сколько они прослужат и какой материал прочнее. Мы подобрали вместе с поставщиками полимерных материалов несколько схем покрытий для изучения их физических и пользовательских свойств — сочетаем материалы с разными пропитками и покрытиями. Сейчас проводим экспертизу в сертифицированной лаборатории, имитирующей времена года, чтобы посмотреть, как себя поведут материалы со временем при наших климатических условиях. Обязательно поделимся результатами испытаний, — рассказал Кирилл Зубарев.

Среди реальных и потенциальных заказчиков лаборатории — крупные компании, которые хотят не только реализовывать творческую мысль внутри своих офисов, но и стильно благоустраивать окружающую территорию. В идеале Robolab NSTU хотела была бы «обратить в свою веру» дизайнеров, чтобы привить им пока еще непривычную культуру использования параметрической мебели в своих проектах. Огромное желание руководителей лаборатории — участвовать в благоустройстве городов Новосибирской области, делать городские общественные пространства стильными и красивыми.

Фоторепортаж Егора Тиммермана

Материал продублирован из печатного выпуска издания «Деловой квартал» «Технологии и экология» от 22.04.2024 г.