Aktuální vydání

celé číslo

08

2018

MSV 2018 v Brně

celé číslo

Vše pro bezpečnou a efektivní spolupráci člověka s robotem

Současným trendem v robotice je vývoj malých levných, inteligentních a snadno programovatelných robotů schopných bezpečné spolupráce s člověkem bez použití nákladných ochranných bariér. 

Současné konvenční roboty splňují požadavky mnoha průmyslových úloh: ve velké míře nabízejí rychlost, šikovnost, přesnost a efektivnost provozu. Většinou však selhávají tehdy, mají-li bezpečně přímo spolupracovat s lidskou obsluhou – zvláště, když člověk a robot pracují na společném pracovišti.

Na tématech z oboru bezprostřední bezpečné spolupráce člověka a robotu pracují odborníci po celém světě s podporou mnoha národních i nadnárodních výzkumných a vývojových programů a projektů. Jako příklad lze uvést nedávno úspěšně ukončený projekt FourByThree, při jehož řešení během tří let od roku 2014 výzkumníci rozpracovali průkopnická uspořádání robotů, při jejichž použití bude v průmyslových výrobních podnicích možné zajistit bezpečnou a účinnou spolupráci robotů a lidské obsluhy. Projekt byl koordinován ze španělského výzkumného centra IK4-Tekniker a spolupracovalo při něm sedmnáct evropských partnerů z průmyslu i vědecké sféry (viz dále).

Výsledkem tří let úspěšných vývojových prací jsou jak technické, tak i programové prostředky, které jsou vhodné při spolupráci člověka s robotem a snadno se programují i obsluhují. Protože celý projekt FourByThree vychází z modulárního přístupu, lze většinu dosažených výsledků integrovat do dalších robotických zařízení, která jsou již na trhu nebo jsou ve vývoji. Nástroje vyvinuté v rámci projektu FourByThree jsou přístupné na otevřené online platformě.

Jedním z významných účastníků projektu FourByThree bylo Robotické inovační centrum RIC (Robotics Innovation Center) Německého výzkumného střediska pro umělou inteligenci DFKI (Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz), prof. Frankem Kirchnerem. 

Základem jsou modulární akční členy

Robotické inovační centrum RIC připravilo pro projekt FourByThree modulární akční členy, které jsou základem pro stavbu robotického ramene. Pohony jsou založeny na zcela novém, tzv. sériově elastickém principu, vyvinutém v DFKI. Díky jednoduchému měření síly a tlumení neočekávaných sil při kolizích se robot chová velmi bezpečně. Výzkumné oddělení DFKI vyvinulo akčních členy ve čtyřech různých velikostech, takže projektant může počet a velikost jednotlivých pohonů libovolně volit přesně podle požadavku daného robotického ramene. Při použití akčních členů nového typu mohou robotická zařízení také manipulovat s objekty výrazně větší hmotnosti: „Na rozdíl od podobných komerčních elastických pohonů představují akční členy vyvinuté v DFKI novou výkonovou třídu, která umožňuje stavět kolaborativní průmyslové roboty schopné pracovat s výrazně většími zátěžemi než porovnatelná elasticky založená zařízení,“ vysvětluje Dr. Ing. José de Gea Fernández, vedoucí oddělení Regulace robotů v centru RIC a vedoucí projektu FourByThree v DFKI. Navíc jsou nové pohony vybaveny integrovanou elektronikou, která současně zajišťuje zpracování údajů ze snímačů, komunikaci a regulaci při použití programovatelných hradlových polí. Podrobnosti lze nalézt na webové stránce https://www.dfki.de/robotik/de/forschung/projekte/fourbythree.html

Sdružený projekt FourByThree

Cílem sdruženého projektu FourByThree bylo zajistit v průmyslovém prostředí bezpečnou a účinnou spolupráci člověka s robotem. Na projektu s celkovým rozpočtem 6,9 mi­lionu eur pracovalo od prosince 2014 do listopadu 2017 za koordinace španělským výzkumným a technickým centrem IK4-Tekniker celkem sedmnáct partnerů z různých zemí Evropy. Účastníky projektu byla výzkumná střediska, významné průmyslové podniky a univerzity se sídlem v Německu, Španělsku, Itálii, Finsku, Nizozemsku a Spojeném království. Projekt FourByThree byl zčásti financován z prostředků EU v rámci evropského programu pro výzkum a inovace Horizont 2020 (http://fourbythree.eu/).

Těsně před ukončením projektu zorganizovala prestižní londýnská univerzita Queen Mary, jeden z jeho partnerů, v Londýně 17. listopadu 2017 pracovní setkání s názvem Next Generation Robots for the Factory of the Future, kterého se zúčastnilo více než 100 špičkových odborníků z celé Evropy. Na setkání byly prezentovány pokroky v robotice a vědecké výsledky dosažené při řešení projektu FourByThree a také diskutovány budoucí trendy, zejména v kolaborativní robotice.

„Projekt FourByThree přispívá k tomu, že vize lidí a robotů v průmyslové výrobě pracujících ruku v ruce vedle sebe bude již brzy skutečností,“ zhodnotil na setkání význam projektu jeho koordinátor Dr. Ińaki Maurtua ze španělského výzkumného a technického centra IK4-Tekniker. Technické a programové prostředky vyvinuté během řešení projektu byly ověřeny ve čtyřech pilotních scénářích soustřeďujících se na různé průmyslové procesy: montáž, péče o stroje, svařování, nýtování a odhrotování (obr. 1, obr. 2).

Oficiálně bylo ukončení projektu FourByThree a úspěšné splnění jeho ambiciózních cílů oznámeno 30. listopadu 2017 na shromáždění řešitelů ve španělském městě Elbar v sídle výzkumného centra IK4-Tekniker. V průběhu jednání byly zhodnoceny a diskutovány dosažené výsledky, názorně prezentované např. videozáznamy z některých realizovaných pilotních projektů. Na závěr bylo zdůrazněno, že kolaborativní robotika je jednou ze strategií podporovaných EU za účelem zvýšení konkurenceschopnosti evropského průmyslu.

[EU-Projekt entwickelt sichere und intuitive kollaborative Industrieroboter mit DFKI-Antrieben. Pressemitteilung des DFKI, 6. 12. 2017.]

Ing. Karel Kabeš

Obr. 1. Při použití ve firmě Woll podporuje rameno robotu dělníka při svařování přidržením obrobku v patřičné poloze (foto: FourByThree)

Obr. 2. Při použití ve firmě Stodt rameno robotu podporuje dělníka při vkládání obráběných dílů do stroje (foto: FourByThree)