Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Industry 4.0, robotizace a strojové vidění

Jedním z rysů konceptu Industry 4.0 je mapování skutečných výrobních prostředků na prostředky virtuální. V továrně, která plně odpovídá tomuto konceptu, je výroba nejprve modelována ve virtuálním prostředí a posléze mapována na reálné výrobní prostředky. Naopak aktuální parametry výroby se promítají zpět do modelu.

 
Tomuto konceptu se musí přizpůsobit i řídicí systémy reálných strojů. Týká se to i robotů: robot již nemůže být provozován jako autonomní jednoúčelová jednotka pracující celou dobu trvání výroby v jednom naprogramovaném cyklu. Musí být nepřetržitě propojen se svým virtuálním protějškem v 3D modelu výrobního procesu. Navíc musí dostat podstatně více autonomie. Inteligentní továrna předpokládá, že výrobní proces je řízen výrobkem, na který se výrobní technologie adaptuje. Část této adaptace je přenesena do inteligence samotného robotu. To vyžaduje zcela nový přístup k řídicímu softwaru robotu,
který musí vykonávat množství složitých a z velké části autonomních úloh.
 
Tak vznikla potřeba takové úlohy, specifické pro robotiku, unifikovat a propojovat mezi sebou. Proto byl v roce 2007 ve Stanford Artificial Intelligence Laboratory založen projekt ROS – Robotic Operating System. V současné době tento projekt spravuje velká nekomerční komunita a jeho výsledky jsou k dispozici pod licencí GNU.
 
Přes svůj název není ROS operační systém v pravém smyslu slova, sám pracuje pod operačním systémem Linux. Jde spíše o prostředí, framework, které umožňuje efektivně propojovat softwarové komponenty řešící typické úlohy robotiky, jako jsou vizualizace, vytváření virtuální reality, plánování trajektorií a mnoho dalších. Paralelně běží i projekt ROS Industrial, ve kterém je vyvíjena modifikace ROS pro průmyslové účely (viz [FCC průmyslové systémy: Robotický operační systém ROS míří z akademické sféry do průmyslu. Automa, 2014, č. 3, s. 39. http://automa.cz/res/pdf/52733.pdf, cit. 30. 8. 2015.]). Členy komunity ROS Industrial jsou i významní výrobci robotů jako ABB, Kuka a mnoho dalších. Mnohé komerční firmy, hlavně v USA, již nabízejí robotické systémy založené na ROS Industrial.
 
Digitální model výroby také vyžaduje kontinuální přísun informací z výrobního procesu. Kromě klasického měření, ať již přímého či nepřímého, jsou stále důležitější informace získané prostřednictvím kamer, které poskytují systémy strojového vidění. Kamery, ve spolupráci s roboty, umožňují vytvářet 3D modely výrobků, které je možné porovnat s požadovaným protějškem ve virtuálním prostředí. Aktuální znalost reálného prostředí získaná zpracováním obrazu rovněž umožňuje vyšší stupeň samostatnosti robotu a snadnější adaptaci na modifikace výroby.
 
Všechny metody a postupy nutné k plnému využití konceptu Industry 4.0 ještě nejsou k dispozici na potřebné úrovni nebo jsou velmi nákladné. Firmy působící v průmyslu bojují se spolehlivou kalibrací údajů z výroby. Obzvláště palčivá je tato otázka v oblasti dat získaných ze 3D obrazových skenerů. Přesto lze mnoho myšlenek z konceptu Industry 4.0 využít i v současných projektech.
 
Společnost FCC průmyslové systémy využívá tyto myšlenky v projektu ROMESY, při vývoji robotického měřicího systému pro hodnocení způsobilosti výrobního procesu (viz FCC průmyslové systémy: Trojrozměrné skenování a projekt ROMESY. Automa, 2014, č. 10, s. 64. <http://automa.cz/res/pdf/53047.pdf>, cit. 30. 8. 2015.]). Systém, kromě jiného, zahrnuje využití virtuálního modelu měřicího prostoru doplněného údaji ze 3D skeneru, robot, který na základě tohoto modelu sám naplánuje optimální a nekolizní trajektorii mezi měřicími body, kalibrované nástroje zpracování obrazu a mnoho dalších principů spojených s Industrie 4.0. V rámci projektu spolupracuje firma FCC průmyslové systémy s centrem strojového vnímání na ČVUT v Praze, které má zkušenosti jak s operačním systémem ROS, tak s kalibracemi 3D modelů. Zavedení ROS také podstatně urychlilo vývoj celého systému, protože se vývojoví pracovníci společnosti FCC průmyslové systémy mohli opřít o výsledky práce rozsáhlé komunity.
 
Koncept Industry 4.0 je stále ještě obklopen mnoha nejasnostmi. Společnost FCC průmyslové systémy proto zve zájemce do Elektroparku v pavilonu Z, kde na systému ROMESY uvidí, jak bude pracovat stroj v digitální továrně.
Obr. 1. Robotické pracoviště systému ROMESY
Obr. 2. Virtuální model a snímek skutečného výrobku