Aktuální vydání

celé číslo

08

2022

MSV 2022

Projektování, konstruování a programování automatizačních a řídicích systémů

celé číslo

Servisní roboty dobývají svět

Mezinárodní federace robotiky (International Federation of Robotics – IFR) po mnoho let každoročně uveřejňuje zprávu World Robotics s podrobnými údaji o situaci na trhu s průmyslovými a servisními roboty. V roce 2009 vydala poprvé vedle zprávy Industrial Robots samostatně také dílčí zprávu World Robotics 2009 – Service Robots.
 
Organizace IFR vydáním zprávy World Robotics 2009 – Service Robots (obr. 1) operativně reagovala na trvale rostoucí zájem o použití robotů v nevýrobní sféře a v oblasti služeb, který na rozdíl od zájmu o průmyslové roboty nepolevuje ani v době, kdy průmyslová výroba v mnoha odvětvích stagnuje. Zprávu vypracovali experti statistického odboru IFR ve spolupráci s Fraunhoferovým ústavem pro výrobní techniku a automatizaci IPA (Institut für Produktionstechnik und Automatisierung) ve Stuttgartu [1]. Článek stručně informuje o hlavních zjištěních a trendech v dané oblasti.
 

Počet servisních robotů pro profesionální použití roste i v depresi

 
Podle zprávy IFR bylo ve světě na konci roku 2008 v provozu celkem asi 63 000 servisních robotů pro profesionální použití v různých nevýrobních oblastech, jako např. při úklidu a čištění veřejných prostorů, při pracích v kosmu, pod vodou a v nebezpečném prostředí, při sledování a střežení důležitých objektů apod., v celkové hodnotě odhadem asi 11 miliard amerických dolarů. Přitom jenom za rok 2008 přibylo asi 14 000 nových robotů (22 %) v ceně téměř 3,2 miliardy dolarů (29 %). V porovnání s počtem používaných průmyslových robotů, který již překročil jeden milion, je sice počet používaných profesionálních servisních robotů ve světě dosud stále poměrně malý, ale možnosti jejich využití jsou enormní, zdaleka nejsou vyčerpány a stále přibývají nové. Autoři zprávy World Robotics 2009 – Service Robots zdůrazňují, že moderní servisní roboty pomáhají zvládat obtížné, namáhavé a pro člověka nebezpečné činnosti i na místech, kam se člověk nedostane. S úspěchem se používají při přepravě zboží v nákupních centrech, v nemocnicích nebo ve veřejných budovách, při čištění potrubí, kanálů, fasád a střech velkých objektů, vydávají se do nebezpečných zón k záchraně osob nebo majetku, pracují pod vodou nebo ve vesmíru, pomáhají chirurgům při náročných operacích, usnadňují práci zemědělcům v kravínech i na polích, odstraňují miny, zúčastňují se vojenských bojových operací a nepostradatelné jsou i v mnoha dalších úlohách.
 
Z celkového počtu servisních robotů pro profesionální použití prodaných do konce roku 2008 jich asi 20 000, tedy asi 30 %, připadá na obranu, záchranné práce a bezpečnost. Za nimi následují roboty pro zemědělské práce (hlavně díky dojicím robotům) s podílem 23 %, čisticí a úklidové roboty s 9 %, roboty pro lékařství a roboty pro práci pod vodou po 8 % a dále roboty pro práce ve stavebnictví, mobilní robotické plošiny pro různá použití, roboty pro logistické systémy a roboty pro ostatní použití (obr. 2).
 
Autoři zprávy IFR odhadují, že v letech 2009 až 2012 bude prodáno a uvedeno do provozu dalších nejméně 49 000 servisních robotů pro profesionální použití, tzn. že jejich celkový počet do roku 2012 vzroste na asi 112 000 kusů. Na obr. 2 je také ukázáno, že největší nárůst o téměř 22 000 kusů (44 % z celkového nárůstu) se očekává opět v kategorii servisních robotů pro obranné, záchranářské a bezpečnostní úlohy, za nimiž by měly následovat roboty pro práce v zemědělství, pro logistické systémy, pro použití v lékařství a mobilní robotické plošiny.
 
Výzkum a vývoj v oboru servisních robotů intenzivně pokračuje zejména v Japonsku a Německu, přičemž cílem je dále rozšířit a zlepšit jejich užitné vlastnosti a možnosti použití. Odborníci se soustřeďují zejména na zvýšení samostatnosti a rozhodovacích schopností robotů v různých situacích, na zdokonalení jejich orientace v prostoru použitím optických, akustických a taktilních (hmatových) senzorů, intuitivní ovládání a programování, propojení se systémy RFID apod. Snaží se přitom využít zejména zkušenosti získané při používání robotů k práci v kosmu.
 

Servisní roboty mají skvělou perspektivu

 
Současným trendem je z důvodu velkého rizika minimalizovat počty lidí přímo zúčastněných na vojenských, záchranných a bezpečnostních operacích. Rychle proto roste zájem o použití servisních bezobslužných robotů zejména pro úkoly v oblasti obrany, záchranných prací a bezpečnosti. Podle zprávy IFR jich má být v roce 2012 v provozu téměř 42 000, tj. asi 37 % ze všech prodaných profesionálních servisních robotů. Zatímco dříve do této kategorie patřily především roboty pro záchranářské a vyprošťovací práce, odstraňování min a výbušnin nebo hlídání důležitých objektů, v budoucnu vzroste zejména počet mobilních vojenských robotů pro bojové použití. Odborníci očekávají, že v příštích deseti až patnácti letech budou v armádách vyspělých států stále častěji používána plně robotizovaná dálkově řízená špionážní, průzkumná i bojová bezpilotní letadla (obr. 3) a bezobslužná bojová vozidla kategorie SWORDS vybavená automatickými zbraněmi nebo raketami (obr. 4), která se již osvědčila při vojenských operacích v Iráku a v Afghanistánu. Bezobslužné mobilní roboty budou mít ovšem široké možnosti využití také v civilní sféře, a to zejména při likvidaci následků živelních pohrom nebo tam, kde je třeba sledovat rozlehlá území, jako např. v zemědělství a lesním hospodářství, při velkých živelních katastrofách nebo při výzkumu globálního klimatu.
 
Nezastupitelné místo mají servisní roboty v moderních logistických systémech, kde se uplatňují především při přepravě, manipulaci, balení, paletizaci, třídění a distribuci produktů. Používají se zejména v nákupních střediscích, v kancelářských budovách, nemocnicích a jiných veřejných budovách pro přepravu, rozvoz a distribuci různého zboží, v průmyslových podnicích pro přepravu výrobků, beden nebo palet mezi stroji, skladem a výdejem zboží, ale také mimo budovy, např. na železnici, v přístavech, na letištích nebo v logistických centrech pro manipulaci se zbožím všeho druhu. Velmi často se přitom používají jenom vhodně upravené průmyslové roboty.
 

Veřejnost nejvíc oceňuje použití robotů v lékařství

 
Za nejúspěšnější kategorii servisní robotiky jsou všeobecně považovány roboty pro lékařské použití v chirurgii. Moderní robotické systémy zvyšují kvalitu provedení chirurgického zákroku za hranice lidských možností a pro pacienta znamenají nejvyšší dosažitelnou bezpečnost operace a minimální dobu hospitalizace. Zároveň umožňují chirurgům provádět i takové typy minimálně invazivních a laparoskopických operací, které při použití standardně zavedených postupů často ani nelze uskutečnit. Činnost robotu nenahradí zručnost a zkušenosti chirurga, ale umožňuje operatérovi i jeho spolupracovníkům vést mnohem přesněji a s větší pohyblivostí nástroje i v těžko přístupných místech a mít lepší přehled během operace. Nespornou výhodou roboticky asistované chirurgie je minimálně invazivní přístup do břišní dutiny pacienta. K nejdokonalejším operačním robotům v současnosti patří robotické systémy da Vinci americké společnosti Intuitive Surgical Inc. (obr. 5; viz též článek [Singule, V. – Hadaš Z.: Eletrické mikropohony v medicínské technice], který vyšel v časopise Automa, 2010, č. 4, s. 48-49)), kterých je ve světě v provozu již více než 1 200 a několik jich je úspěšně používáno také v České republice [2].
 
Vedle obrovských možností, které nabízejí servisní roboty v chirurgii, se očekává, že v budoucnu v mnoha případech podpoří i stanovení přesné diagnózy a zavedení vhodné terapie s následnou cíleně řízenou rehabilitací. Tím vzroste bezpečnost, kvalita a úroveň lékařského ošetření a budou efektivněji využívány náklady na péči o pacienta. Předpokládá se, že také významně přispějí ke zvýšení odborné úrovně vzdělávání a výcviku lékařů a zdravotnického personálu.
 
K obchodně zajímavým oblastem z hlediska použití servisních robotů patří zemědělství, kam jich směřuje téměř čtvrtina z celkového počtu prodaných. Uplatňují se zde především dojicí roboty, které byly v zemědělství zavedeny jako vůbec první automatizované systémy. Dnes jsou to většinou plně robotizovaná dojicí stání, kam dojnice přicházejí na dojení samy, lákány krmivem. V průměru připadá 2,5 až 2,7 dojení na jednu dojnici a den. Jenom asi 25 % dojnic se musí do dojícího stání nahnat. Štítek RFID, který má kráva upevněný na krku nebo okolo nohy, informuje robot o detailech, např. kdy byla kráva naposled podojená, kolik litrů mléka nadojila apod. Při dojení se průběžně (on-line) sleduje a monitoruje průtok a kvalita mléka. Přínosy pro zemědělce jsou zřejmé: méně tělesné práce při dojení a žádné celoroční ranní vstávání k dojení. Výhody pro zvířata jsou rovněž významné: mají možnost sama rozhodnout, kdy budou podojena. Dojicích robotů ve světě velmi rychle přibývá a úspěšně je začínají používat i zemědělské podniky v ČR [3]. Rychle rostou i počty robotů používaných ke zcela automatizované sklizni zemědělských plodin.
 

Zájem roste i o roboty pro soukromé a osobní použití

 
Roboty pro soukromé a osobní použití patří k nejpočetnější skupině servisních robotů. Ve studii IFR jsou uvedeny samostatně, protože jejich cena je běžně jenom zlomkem ceny servisních robotů určených k profesionálnímu použití. Vyrábějí se navíc pro masové použití, takže mají zcela jinou koncepci tvorby ceny i marketingu obecně. Do konce roku 2008 bylo těchto levných robotů ve světě prodáno již více než šest milionů. V časovém období 2009 až 2012 se očekává, že se servisních robotů pro osobní použití prodá dalších asi dvanáct milionů v hodnotě 3 miliardy amerických dolarů, takže na konci tohoto období jich bude ve světě na osmnáct milionů.
 
Dosud se servisní roboty pro soukromé použití používají především v domácnostech k vykonávání rutinních prací, jakoje vysávání prachu, mytí podlah a oken, sekání trávy apod. Důležité uplatnění mají i v oblasti volného času jako prostředky ke hře, zábavě a pro výuku. Výhledově se v souvislosti se stárnutím populace očekává výrazný rozmach servisních robotů v oblasti péči o seniory a handicapované lidi. Významnou úlohu by přitom měly sehrát humanoidní roboty, neboli roboty s lidskou podobou, které se zatím ještě převážně používají ve funkci inteligentních hraček. Některé japonské podniky (Honda, Kawada, Toyota atd.) již vyvinuly a v malém množství vyrobily první humanoidní roboty, které jsou schopny zajišťovat typické pečovatelské a obslužné práce člověka v domácím prostředí. Ty ale zatím byly dodány jen vybraným zákazníkům spíše pro propagační a předváděcí účely.
 

Další informace

 
Studie World Robotics 2009 – Service Robots obsahuje podrobné statistické údaje o výrobě, prodeji a použití servisních robotů v průmyslově nejvyspělejších zemích světa. Všechny údaje jsou přehledně uspořádány v tabulkách a grafech podle odvětví, použití, kategorií robotů a dalších technických a ekonomických ukazatelů, což umožňuje snadno porovnat úroveň robotiky v jednotlivých zemích a zjistit vývojové a obchodní trendy v příštích letech. Další podrobnosti lze nalézt na stránkách [4].
 
Literatura:
[1] –: World Robotics 2009 Service Robots: Serviceroboter in gewerblichen Anwendungen setzen sich durch. Pressemitteilung, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 30. listopadu 2009.
[2] Robot da Vinci operuje také na Moravě. Automatizace, 2009, roč. 52, č. 11, s. 630.
[3] (Bk): Robotizovaná stáj. Automa, 2008, roč. 14, č. 7, s. 60.
 
Webové odkazy:
 
Ing. Karel Kabeš
 
Obr. 1. Titulní list zprávy World Robotics 2009 – Service Robots (zdroj: IFR)
Obr. 2. Hlavní oblasti použití profesionálních servisních robotů (procenta se rozumí z celkového počtu, popř. z přírůstku; zdroj: IFR)
Obr. 3. Bezpilotní bojové letadlo Boxing X- 45A (foto: Wikipedia.de)
Obr. 4. Bezobslužné bojové vozidlo kategorie SWORDS (Special Weapons Observation Reconnaissance Detection System; foto: Wikipedia.de)
Obr. 5. Robotizovaný systém da Vinci usnadňuje chirurgům nejsložitější operační zákroky (foto: Intuitive Surgical, Inc., 2009)