Промышленные роботы в пищевой промышленности

Вот что сразу скажу: многие до сих пор считают, что пищевка — это конвейер с людьми в белых халатах. А на деле уже лет пять как мясопереработка и молочные цеха работают с роботами-упаковщиками, причем сервоприводы там закрывают в спецкожухи от влаги. Но это только верхушка.

Где мы ошибались с роботизацией изначально

Помню, в 2018 году на одном молочном комбинате поставили шестиосевого робота для фасовки творожных сырков. Казалось, идеально — точность до миллиметра. Но через неделю технолог звонит: 'У вас манипулятор покрывается конденсатом при переходе из холодильной камеры в цех'. Пришлось переделывать систему обдува — обычные промышленные исполнения не рассчитаны на перепады температуры в 15 градусов.

Или другой случай — в колбасном цеху робот-паллетизатор постоянно 'терял' ориентацию продуктов. Оказалось, жировые пятна на упаковке сбивали оптические датчики. Пришлось ставить камеры с ИК-фильтром, что обошлось дороже самого робота. Вот это 'мелочи' которые в спецификациях не пишут.

Сейчас уже проще — те же мобильные роботы AGV сразу проектируют с учетом пищевых сред. Например, на сайте zhlun.ru видел модели с нержавеющими рамами и защитой IP67. Но пять лет назад каждый раз приходилось буквально изобретать велосипед.

Почему мобильные платформы — это не просто 'тележки на автопилоте'

В прошлом году на консервном заводе под Воронежем запускали систему складской логистики. Там автономные мобильные роботы должны были перемещать паллеты с банками между зонами пастеризации и упаковки. Главной проблемой оказалась не навигация, а банальная деформация полов — в цехах с постоянной влажностью бетон 'играет' до 3 см по высоте.

Пришлось заказывать мотор-колеса с усиленной подвеской — как раз такие, какие делает ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи. Их платформы выдерживают перекос до 5 градусов без потери курса. Мелочь? На бумаге да. А на практике — разница между работающей системой и постоянными сбоями.

Кстати, про навигацию. Многие до сих пор пытаются ставить магнитные ленты — мол, надежно. Но в пищевых цехах полы моют хлорсодержащими растворами, которые разъедают разметку за полгода. Лазерная навигация LiDAR тоже не панацея — пар от котлов создает 'слепые зоны'. Оптимальным оказался гибридный вариант с UWB-метками.

Особенности работы с сыпучими продуктами

С мукой и сахаром — отдельная история. Казалось бы, что сложного — робот-дозатор должен отмерять порции. Но когда видишь, как микроскопические частицы сахарной пудры забиваются в редукторы за смену... Стандартные пылезащитные кожухи не спасают — нужны лабиринтные уплотнения с продувкой сжатым воздухом.

На хлебозаводе в Казани была курьезная ситуация: робот-укладчик батонов начал 'чихать' мукой при резких движениях. Оказалось, вибрация от сервоприводов выбивала мучную пыль из щелей захвата. Пришлось пересчитывать динамику движений — снижать ускорения в крайних точках.

Здесь как раз пригодились бы промышленные мотор-колеса с системой активного гашения вибраций — подобные решения есть у китайских производителей. Кстати, на zhlun.ru подробно расписано про их применение в транспортных системах для пищевых производств.

Холодильные цеха — вызов для электроники

При -25°C обычная смазка в подшипниках роботов густеет так, что манипулятор движется как пьяный. Пришлось на одном из рыбных комбинатов Мурманска переходить на низкотемпературные синтетические масла — и все равно первые два месяца робот 'проседал' по скорости на 15%.

Батареи в мобильных роботах AGV — отдельная головная боль. Литий-ионные аккумуляторы при минусовых температурах теряют до 40% емкости. Решение нашли нестандартное — стали ставить подогреваемые отсеки с терморегуляцией. Да, это увеличило стоимость платформ на 12%, но зато позволило работать в трехсменном режиме.

Кстати, ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи в своих последних моделях как раз использует систему термостабилизации батарей — видел в технической документации на их сайте. Правда, для российских реалий пришлось дорабатывать — наши морозы покруче китайских будут.

Перспективы: куда движется отрасль

Сейчас все чаще говорят про 'цифровых двойников' пищевых производств. Но на практике пока получается дорогая игрушка — чтобы создать точную модель, нужны тысячи датчиков по всему цеху. Хотя для планирования переналадки линий — штука полезная.

Реально работающие технологии — это предиктивная аналитика оборудования. Например, по вибрациям мотор-колеса можно спрогнозировать износ подшипников за 200 часов до поломки. На кондитерской фабрике в Белгороде такая система позволила сократить простой на 18%.

Из интересного — начинают появляться роботы с 'тактильным зрением'. Не камеры, а именно сенсоры давления на захватах. Для работы с хлебобулочными изделиями или фруктами — незаменимая вещь. Пока дорого, но через пару лет, думаю, станет стандартом.

Что остается за кадром

Никто не пишет про утилизацию роботов после контакта с пищевыми продуктами. Особенно если речь идет о мясопереработке — там все узлы должны проходить жесткую санитарную обработку. И через 5-7 лет такие роботы фактически не подлежат refurbishment — только на запчасти.

Еще момент — совместимость с существующими линиями. Часто приходится переделывать конвейеры под роботизированные клетки, а это останов производства на 2-3 недели. Многие производители об этом умалчивают, предлагая 'бесшовную интеграцию'.

Вот смотрю на разработки ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи — у них в новых моделях автономных мобильных роботов заложена модульная конструкция. Это разумно — вышедший из строя блок можно заменить без остановки всей линии. Думаю, за таким подходом будущее.

В целом, пищевая промышленность — та область, где роботы должны быть не просто точными, но и 'понимать' специфику продукта. И иногда простая доработка захвата для яиц дает больший эффект, чем суперсовременная система зрения. Опыт показыват — идеальных решений нет, есть адекватные конкретному производству.