Робот для работы в большом рабочем пространстве

Например, если рассматривать робота с массой m и объёмом рабочего пространства W, безразмерную величину β (от греческого слова «вес», βάρος) можно определить как:

${\displaystyle \beta ={\frac {W}{m}}}$

(1)

По предварительному анализу распространённых промышленных роботов было показано^[1], что хорошим пороговым значением для этого параметра является ${\displaystyle \beta =0{,}2}$. Таким образом, если ${\displaystyle \beta \geq 0{,}2}$, робот можно отнести к категории LWR. Подавляющее большинство промышленных серийных и параллельных манипуляторов попадают в категорию, где ${\displaystyle \beta <0{,}2}$.

В промышленной практике, где единый формализованный стандарт отсутствует, сложился подход, основанный на грузоподъёмности (payload) робота^[2]. Согласно этому критерию, к классу «больших» или «тяжёлых» относят модели с грузоподъёмностью от 90-100 кг^[3]. Сегмент сверхтяжёлых роботов (Ultra Heavy Payload) включает машины, способные оперировать грузами свыше 1000 кг. Примерами таких роботов являются FANUC M-2000 с грузоподъёмностью до 2300 кг^[4] и KUKA KR 1000 Titan, рассчитанный на нагрузку до 1300 кг^[5].

Другой подход к определению LWR связан с внешними размерами робота. Безразмерная величина δ определяется как:

${\displaystyle \delta ={\frac {W}{D_{max}}}}$

(2)

Определение на основе крупногабаритности менее универсально и сильно зависит от способа расчёта. В частности, определение D_max неоднозначно; например, если рассматривать раскладного робота, D_max может означать как максимальный размер в сложенном состоянии, так и максимальный размер в разложенном состоянии.

В промышленной практике вместо теоретических расчётов чаще используется прямой показатель — максимальный вылет стрелы (reach). К категории роботов с большим вылетом (Long Reach) относят модели, радиус действия которых превышает 2500 мм (2,5 м)^[6]. Большинство тяжёлых роботов имеют вылет в диапазоне от 2800 до 3700 мм (2,8-3,7 м), а наиболее крупные модели, такие как FANUC M-2000iA/900L и Yaskawa Motoman MH900, достигают вылета около 4700 мм (4,7 м)^[7].

В сфере логистики и производства произошёл переход от автоматизированных управляемых транспортных средств (AGV), движущихся по заданным маршрутам, к автономным мобильным роботам (AMR). AMR используют технологии, такие как SLAM, для навигации в динамичных пространствах (например, на складах) без специальной инфраструктуры^[17].

Появилось понятие «долгосрочной автономии» (англ. Long-Term Autonomy), описывающее способность роботов работать неделями или месяцами в меняющихся условиях^[17], строя пространственно-временные карты для адаптации к изменениям в окружающей среде^[18]. Кроме того, концепция рабочего пространства расширилась за счёт применения групп (роёв) роботов, которые совместно выполняют задачи на больших площадях^[19].

Для планетоходов, таких как марсоходы, рабочее пространство тесно связано с энергетическим бюджетом миссии. Современные алгоритмы планируют маршрут с учётом не только рельефа, но и потребления энергии, а также возможностей для подзарядки от солнца^[20]. Это позволяет роверу выбрать более длинный, но энергетически выгодный путь, тем самым расширяя фактическую зону исследований.

Революционным подходом стало использование дронов-разведчиков. В миссии «Марс-2020» вертолёт Ingenuity выполняет роль воздушного разведчика для марсохода Perseverance, создавая карты местности и определяя перспективные цели. Это формирует двухуровневую систему: обширное «визуальное рабочее пространство», обозреваемое с воздуха, помогает эффективнее планировать перемещения в более ограниченном «физическом рабочем пространстве» самого ровера. Повышенный уровень автономии позволяет современным марсоходам, таким как Perseverance и китайский Чжужун, самостоятельно прокладывать безопасный маршрут, увеличивая темп исследований. Опыт сверхдлительных миссий, таких как работа ровера Оппортьюнити, преодолевшего более 45 км, закладывается в основу новых многолетних программ^[21].

В 2025 году значительные успехи в области мобильных роботов были продемонстрированы в сегменте человекоподобных роботов. Одним из примеров стал промышленный гуманоид Walker S2 от компании UBTECH Robotics. Он предназначен для непрерывной работы в режиме 24/7 благодаря системе автономной замены аккумуляторов^[22]. Робот способен оперировать с полезной нагрузкой до 15 кг в рабочем пространстве от 0 до 1,8 метра и выполнять манипуляции с объектами на уровне земли^[23]. Walker S2 используется на сборочных линиях автопроизводителей, таких как NIO и BYD, а также в качестве робота-хоста^[24].

Другой разработкой стал Unitree R1 — сверхлёгкий гуманоидный робот, предназначенный для исследований и образования. Длина его руки составляет 435 мм, а максимальная полезная нагрузка — около 2 кг^[25][26].