Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Důležitým tématem veletrhu Automatica 2016, přehlídky techniky a systémů určujících moderní trendy mj. v oboru robotiky, bude rychlý nástup inteligentních průmyslových i servisních robotů schopných přímé spolupráce s člověkem.
Odborníci se shodují v názoru, že budoucnost robotiky spočívá v přímé spolupráci mezi člověkem a inteligentním robotem. Současný vývoj to potvrzuje, neboť ve všech oborech lidské činnosti jsme svědky rychlého nástupu inteligentních průmyslových a servisních robotů. Jak se odvětví průmyslové automatizace vyrovnává s touto novou technikou, ukáže sedmý mezinárodní odborný veletrh pro automatizaci a mechatroniku Automatica 2016, který se bude konat ve dnech 21. až 24. června 2016 v Mnichově.
Když přímo spolupracují člověk a robot
Průmyslové roboty opouštějí své ochranné klece a stále častěji vstupují přímo do výrobního procesu, kde aktivně spolupracují na společném pracovišti s výrobními dělníky. Roboty zbavují lidi těžké, nebezpečné a monotónní práce, čímž šetří jejich zdraví a obecně zlepšují kvalitu jejich života. Aby byla spolupráce člověka a robotem efektivní a hlavně bezpečná, musí být roboty patřičně přizpůsobeny a vybaveny vlastní inteligencí v kombinaci s výkonnými senzory polohy a pohybu předmětů v okolním prostoru (3D), umožňujícími robotům přesně a rychle sledovat dění v okolním pracovním prostoru a reagovat na ně tak, aby dosavadní nákladné bezpečnostní ochranné bariéry byly zbytečné. Inteligentní roboty přebírají komplexní úlohy, které dosud nebylo možné automatizovat, a zajišťují je spolehlivě, s velkou přesností a kvalitou. Navíc je lze snadno programovat a jsou schopny se i samy učit.
Vývoj inteligentních robotů je vývoj evoluční, při kterém mizí hranice mezi průmyslovou a servisní robotikou a otevírají se nové možnosti použití robotů, říká Wilfried Eberhardt, vedoucí marketingu firmy Kuka Roboter GmbH. Inteligentní roboty patří přirozeně k továrně budoucnosti. Vítanými pomocníky jsou tyto roboty v lehkém provedení i v současné výrobě, zvláště tam, kde lze zkombinovat velkou produktivitu robotu se smyslovými a kognitivními schopnostmi člověka. Velké možnosti se zde nabízejí jak renomovaným výrobcům průmyslových a servisních robotů, tak i novým, začínajícím firmám.
Nová generace průmyslových robotů
Pro všestranné použití, zejména v malých a středně velkých podnicích, vytvořili konstruktéři z firmy Kuka malý, lehký robot nové generace s obchodním označením LBR iiwa, ve zkratce postihujícím jeho charakteristické znaky: lehkou stavbu (Leichtbauroboter – LBR) a pracovní inteligenci (intelligent industrial work assistant – iiwa). Robot LBR iiwa (obr. 1) posouvá hranice možného v oboru průmyslové robotiky. Poprvé mohou člověk a robot řešit velmi náročné úlohy v těsné spolupráci. Nejsou třeba ochranné ploty, vznikají nové pracovní oblasti a uvolňuje se cesta k větší hospodárnosti a co největší efektivitě. Nový robot LBR iiwa existuje ve dvou vyhotoveních s maximálními nosnostmi 7 a 14 kg.
Novou éru průmyslových robotů předznamenává také robot YuMi od firmy ABB Robotics, který rovněž dokáže spolupracovat s člověkem na společném úkolu při zachování maximální bezpečnosti i bez ochranných bariér (obr. 2). Hlavním cílem sledovaným při vývoji robotu YuMi (You and Me) bylo především uspokojit požadavky na pružnou a rychlou výrobu spotřební elektroniky. Díky svým dvěma dobře pohyblivým a ohebným pažím je ale s výhodou využitelný při jakékoliv montáži malých součástek kdekoliv.
Oba roboty, Kuka LBR iiwa i ABB YuMi, jsou již připraveny i k použití v projektech v rámci konceptu Industrie 4.0.
Inteligentní robotika v konceptu Industrie 4.0
Čtvrtá průmyslová revoluce, reprezentovaná konceptem zvaným v německy mluvících zemích Industrie 4.0 (a obdobně v ostatních zemích), je nesena myšlenkou vytvořit propojený svět výroby, zcela digitalizovaný, automatizovaný a pružně reagující na měnící se potřeby a požadavky trhu. Nepostradatelné přitom jsou mobilní a s člověkem efektivně spolupracující roboty. Roboty spojené s okolím prostřednictvím senzorů a akčních členů se stávají kyber-fyzickými systémy (Cyber-Physische Systeme, Cyber-Physical Systems – CPS), které jsou stále intenzivněji propojovány mezi sebou a s internetem a umožňují, aby si produkty samy hledaly optimální cestu výrobou. Internet věcí (IoT) v budoucnu propojí nezávisle na umístění všechna zařízení a roboty v jeden automatizovaný výrobní řetězec. Proměna výrobního průmyslu podle konceptu Industrie 4.0 a z ní plynoucí změny v chování výrobní základny nabízejí Evropě úžasnou šanci etablovat se jako region se špičkovou výrobní i automatizační technikou a nanejvýš efektivními výrobními postupy, v nichž má důležitou roli spolupráce člověk–robot.
Inteligentní schopnosti servisních robotů
Požadavky na inteligentní komunikaci a bezpečnou spolupráci robotu s člověkem se nevyhýbají ani servisní robotice, která se v poslední době často prolíná nebo kombinuje s robotikou průmyslovou. Příkladem může být servisní robot Jaco™ kanadské firmy Kinova Robotics, což je vlastně robotická paže s rukou se třemi prsty (obr. 3), určená především pro lidi s omezenou mobilitou horních končetin, kterým nahrazuje hlavní funkce paže a ruky. To postiženým osobám umožňuje samostatně zvládat běžné denní úkony např. při osobní hygieně, jídle a pití, chápat se předmětů a pohybovat jimi apod. Robotická paže se montuje na elektrický invalidní vozík, v němž je umístěna řídicí jednotka a z jehož baterie je robotický systém napájen. Robotickou paži lze ale upevnit také na pracovní stůl a ve spojení s řídicí jednotkou ji použít jako malý průmyslový robot pro montáž drobných dílů v přímé spolupráci s dělníkem. Vše závisí jen na použitém softwaru.
Největší požadavky na komunikační, interakční a rozhodovací schopnosti v reálném čase mají humanoidní roboty určené k péči o starší a postižené osoby nebo pracující v různých profesích, kde přicházejí do styku s lidmi. Velmi dobře se s požadavky vyrovnává např. nejnovější komerční humanoidní servisní robot španělské firmy PAL Robotics z Barcelony s obchodním označením REEM-C (obr. 4), navržený tak, aby byl schopen plnit zejména požadavky rychle stárnoucí populace. Dvounohý robot má výšku dospělého člověka (165 cm), hmotnost asi 70 kg a jeho obratnost zajišťuje celkem 44 stupňů volnosti. Díky tomu chůze a ostatní pohyby robotu vypadají velmi přirozeně, i když největší dosažitelná rychlost chůze je jen asi 1 km/h. Všechny funkce robotu jsou ovládány dvěma procesory i7 s vnitřní pamětí 60 GB a operačním systémem ROS. K základnímu vybavení robota patří automatická navigace, unikátní laserový dálkoměr na chodidlech, stereoskopická kamera, čtyři mikrofony, dva reproduktory a na přání lze na hlavu robota upevnit i dolů hledící kameru. K dispozici je speciálně vyvinutý software podporující chůzi, uchopení a přenášení předmětů, navigaci a inteligentní interakci mezi člověkem a robotem. Robot je napájen lithium-iontovou baterií s napětím 48 V, která na jedno nabití udrží robota v chodu po dobu nejméně tří hodin.
Robot REEM-C je navržen tak, aby se mohl nejenom samostatně pohybovat v bytě seniora a poskytovat mu celodenní péči, ale také pracovat jako průvodce, poradce či informátor ve zdravotnických zařízeních, v nákupních střediscích, na letištích a dalších rušných místech.
Závěr
Mezinárodní veletrh Automatica 2016 bude prezentovat nejnovější výsledky vývoje na rozhraní mezi průmyslovou a servisní robotikou. Středem pozornosti zde budou spolupráce člověka s roboty a technické synergie mezi průmyslovou a servisní robotikou. Podle Henrika A. Schunka, obchodního ředitele firmy Schunk, má inteligentní servisní robotika obrovský potenciál masivně posunout dopředu realizaci konceptu Industry 4.0. V průběhu veletrhu se bude po dvou letech konat 47. mezinárodní symposium o robotice ISR 2016, pořádané pod názvem Robotics in the Area of Digitalisation mezinárodní federací robotiky IFR ve spolupráci s odbornými svazy VDMA, VDE a Německou společností pro robotiku DGR, které program veletrhu významně obohatí.
[Der Durchbruch der smarten Roboter. Presseinformation Messe München, 21. 10. 2015.]
Ing. Karel Kabeš
Obr. 1. Lehký robot LBR iiwa od firmy Kuka umožňuje člověku bezpečně spolupracovat s robotem bez ochranného plotu (foto: Kuka)
Obr. 2. S robotem YuMi (You and Me) otevírá firma ABB novou éru bezpečné spolupráce člověka s robotem (foto: ABB)
Obr. 3. Robotická paže Jaco může být použita jako servisní nebo průmyslový robot (foto: Kinova)
Obr. 4. Humanoidní servisní robot REEM-C španělské firmy PAL Robotics (foto: PAL Robotics)