Už nielen roboty, ale najmä špecifiká aplikácií s nimi

Pred dvoma rokmi bola Automatica v znamení kolaboratívnych aplikácií. Návštevník mal možnosť vidieť takmer v každom stánku silovo poddajný robot v kolaboratívnej aplikácii a zdalo sa, že táto téma bude dominantná aj na tohtoročnej Automatice. Nebolo to však celkom tak. Niežeby sa tam takéto aplikácie robotov nevyskytovali, ale vystavujúci sa zamerali na rôzne špecifiká týkajúce sa týchto aplikácií a nielen na samotné roboty. Potvrdením snahy o odlišnosť bol aj vstup na samotnú Automaticu. Ešte pred turniketom vítala návštevníkov kvadrokoptéra s malou robotickou rukou od spoločnosti Denso.

Z hľadiska digitálnych technológií takmer každá spoločnosť zaujímajúca významnejšie miesto na poli robotiky a automatizácie predstavila svoje unikátne riešenie na digitalizáciu výroby a výrobných a robotizovaných buniek. Nás najviac zaujala aplikácia fastSuite od spoločnosti Fanuc. Umožňuje naozaj veľmi rýchle virtuálne oživenie riešení od tejto spoločnosti. Unikátne sa z nášho pohľadu zdali možnosti rýchleho nasadenia aplikácií zvárania robotom. Nevýhodou výrobcov robotov a ich digitálnych aplikácií však je, že v simulačných nástrojoch obvykle ponúkajú len riešenia prislúchajúce ich výrobnému portfóliu. Preto ak treba simulovať komplexnejší výrobný systém, treba sa obrátiť skôr na integrátorov riešení.

Prekvapenia aj nenaplnené očakávania

Z etablovaných výrobcov robotov sa predstavili stálice ako KUKA, ABB, Stäubli, Fanuc, Denso, Universal Robots a iné. V stánku KUKA nás zaujal predovšetkým koncept KMR IIWA, mobilného manipulátora schopného spolupracovať s človekom. V tom istom stánku sa snažil upútať návštevníkov robot IISy, mladšia sestra kolaboratívneho manipulátora KUKA IIWa. Je od nej menšia a jej cena je oproti IIWe polovičná. Bude zaujímavé sledovať, ako zareaguje konkurencia. V stánku KUKA bolo možné vidieť aj nový koncept autonómneho auta Volkswagen Cedric. Veľmi zaujímavé bolo jeho posiatie laserovými skenermi od spoločnosti Velodyne. Žiaľ, auto bolo statické, a tak si nebolo možné vyskúšať jeho schopnosti.

Stäubli sa snažila konkurovať na poli priemyselných robotov predovšetkým novým konceptom mobilného manipulátora HelMo. Tento koncept sa vyznačuje najmä mohutnejšou konštrukciou, ktorá vzbudzuje naozaj rešpekt. Na orientáciu v prostredí využíva tri laserové skenery. Čo nás trochu vyvádzalo z miery pri konceptoch mobilných manipulátorov všeobecne, bola neschopnosť vývojárov myslieť trochu viac dopredu. Žiaden koncept nevyužíval 3D snímanie, ale len planárne snímače. To môže v prípade niektorých typov priestoru spôsobovať značné problémy. Dnes už máme pomerne spoľahlivé snímače, ktoré dokážu poskytnúť plnohodnotnú RGBD mapu. Nevšimli sme si žiadne využitie takýchto snímačov pri riešení problematiky 6 DOF SLAM. Stäubli opäť ukazovala aj rekordmana TP80, avšak v aplikácii, kde nemohla vyniknúť jeho rýchlosť.

Spoločnosť Universal Robots predstavila na výstave novú sériu svojich robotov s označením e-Series. Neskôr sme sa dozvedeli, že spoločnosť robila ohľadom tohto nového konceptu veľké tajnosti aj pred svojimi zamestnancami. Takže pod dokonalým utajením boli predstavené roboty v štandardnom označení pre UR. Inovácie sú hlavne v zlepšenej opakovateľnosti polohovania robotov a v integrácii silovo-momentového snímača v koncovom bode ramena. To umožňuje robotu určiť, akú záťaž nesie, a adaptívne prispôsobiť tejto záťaži svoje riadenie. Inováciou prešlo aj ovládanie týchto robotov, ktoré je ešte intuitívnejšie.

Sklamaním bolo, že na výstave nebol unikátny robot Aura od spoločnosti Comau. Ten slávnostne predstavili pred dvoma rokmi práve na Automatice. Vraj preto, že sa nechceli opakovať. Zvláštne, ak by to platilo pre všetky roboty rovnako, Comau by tam nemohol vystavovať žiadne roboty.

Ostatní výrobcovia robotov ukázali svoje štandardné portfólio. Prím hrali predovšetkým kolaboratívne aplikácie. Takže bežný návštevník mohol vidieť široké spektrum robotiky s rôznymi aplikáciami a od rôznych výrobcov. Čo nás však zaujalo, bola značne zvýšená účasť ázijských firiem. Okrem štandardne vystavujúceho Fanucu sa objavili aj Nachi, Kawasaki, Yamaha alebo Doosan, ako aj mnoho ďalších firiem z Japonska, Číny alebo Kórey. Zdá sa, že už aj Ázia objavila čaro takýchto európskych výstav a nachádza si svojich zákazníkov aj v európskom priestore. Značka Fanuc je síce dlhodobo etablovanou značkou na európskej pôde, ale naše uznanie si získala skvelým komplexným materiálom predstavujúcim portfólio robotických riešení tejto spoločnosti.

Bin picking

Z aplikácií pre štandardnú robotiku začal dominovať bin picking, alias vyberanie neorientovaných dielcov z prepravných zásobníkov. Napočítali sme takmer desať firiem orientovaných na riešenie tohto problému. Najpokročilejšia z hľadiska kvality aplikácie sa nám zdala slovenská firma Photoneo a nemecká Isra Vision. Zdá sa, že integrátori robotických riešení vidia v tejto problematike budúcnosť a aj my predpokladáme jej masívne nasadenie v najbližšom období. Spoločnosť Isra Vision zaujala aj rôznymi vizuálnymi systémami na určenie kvality laku v automobilovom priemysle alebo inšpekciou osadenia dverí na automobil pomocou vizuálneho systému. Z výstavy sa takmer vytratilo robotizované zváranie, ktoré už nebolo takmer nikde vidieť. Viac sa objavovali rôzne inšpekčné systémy pre toto zváranie.

Chápadlá a koncové efektory

Výrobcovia chápadiel a koncových efektorov pre roboty sa zamerali na bezpečné chápadlá schopné spolupráce s človekom. Unikátna z tohto pohľadu je firma SCHUNK, ktorej chápadlo EGP-C ako prvé na svete spĺňalo technickú špecifikáciu ISO TS 15066 na spoluprácu s človekom. Táto firma okrem tohto riešenia predstavila aj unikátny koncept päťprstej ruky, ktorý rozvíja už niekoľko rokov. Škoda len, že nebolo možné dotknúť sa tejto ruky ani si vyskúšať jej riadenie. V stánku tejto spoločnosti nás zaujalo aj nové magnetické chápadlo. Jeho kompaktný koncept, napájanie 24 V a jednoduché riadenie umožňujú pocítiť snahu navrhnúť riešenia aj pre aplikácie typu bin picking. Ostatní výrobcovia koncových efektorov sa takisto zamerali na splnenie štandardu ISO TS 15066 a oproti firme SCHUNK sa spoliehali skôr na „penové a vzduchové“ riešenie. Takéto riešenie pozostáva z penovej hmoty, z ktorej je odčerpávaný vzduch a tak možno uchopiť objekt s takmer akýmkoľvek tvarom bez nutnosti modifikovať prsty chápadla. Takéto chápadlá bolo vidieť predovšetkým v spoločnostiach Schmalz alebo Piab. Na výstave boli aj pneumatické a mechanické chápadlá. Takéto riešenia predstavovala firma Festo. Jej stánok však tento rok ponúkal len štandardné riešenia. Žiaľ, unikátne bionické výtvory z dielne tejto firmy napodobujúce svet prírody alebo magnetickú levitáciu tento rok vidieť nebolo možné. Niektoré firmy ponúkali aj unikátne chápadlá schopné operovať vo vode. Najviac nás zaujal koncept spoločnosti Zimmer s chápadlami s krytím IP64 – IP 67.

Z výstavy sa takmer vytratili koncepty AGV. Bolo vidieť len dlhodobo etablovaných hráčov na tomto poli, napríklad firmy Omron alebo MIR. Minimálne rovnaký priestor mali na výstave mobilné manipulátory, ako bolo už spomenuté vyššie.

Výskum, vývoj, inovácie

Na svoje si na výstave prišli aj zástupcovia vzdelávacieho sektora. Firmy sa priam predbiehali, kto ponúkne lacnejšie a lepšie robotické rameno na edukačné účely. Bolo možné vidieť kúsky od päťtisíc eur, ale aj drahšie za 15-tisíc eur. Väčšina takýchto edukačných platforiem bola veľmi kompaktná vo vyhotovení s kvalitnými komponentmi. Zaujímavosťou bolo, že ROS (Robot Operating System) je v tomto segmente takmer všade štandardom. ROS bolo vidieť aj v mnohých veľkých robotických firmách, avšak tušiť sa dal len na pozadí. Väčšinou sme mali možnosť vidieť len používateľské rozhranie, ale keď sa operátor preklikával okienkami, bolo vidieť, že na pozadí beží ROS. Ani veľké firmy sa teda neboja robiť vývoj na tejto platforme. Zo školských robotov nás najviac zaujali roboty od spoločností Commonplace Robotics GmbH a Igus.

Najzaujímavejšou časťou z pohľadu inovácií bola hala B4, ktorá obsahovala demo park pre servisnú robotiku a inovácie v rámci štruktúr Echord+ a EUROC (European Robotics Challenges). V súťaži EUROC súťažili európske tímy, kde víťaz získal vyše 500-tisíc eur na realizáciu podnikateľského plánu so svojou inováciou. A práve na Automatice odmenil víťazov jednotlivých kategórií vedúci predstaviteľ projektu, prof. B. Siciliano (pozn. redakcia s ním pripravuje rozhovor). Jednotlivé kategórie, do ktorých smerovali inovácie, boli rekonfigurovateľná interaktívna výrobná bunka, logistika a manipulácia vo výrobe a údržba a inšpekcia podniku. V rámci časti Echord+ bolo možné vidieť inovatívne AGV systémy postavené na riadiacom frameworku ROS alebo unikátny kráčajúci robot Anymal. Veľmi zaujímavými boli aj aplikácie UAV technológií, napríklad pre poľnohospodárstvo. Takéto bezpilotné a autonómne prostriedky sa budú v budúcnosti využívať na identifikáciu zrelosti plodín, intenzity hnojenia alebo závlahy.

Z hľadiska vývoja sa opäť predviedli nemecké vývojové subjekty – Fraunhoffer a DLR. Dá sa povedať, že ukázali svoju klasiku, ale stále je zaujímavé sledovať, ako pokračujú vo vývoji. Sekundovali im aj ďalšie inovatívne spolky, napríklad Kawada Robotics s humanoidným robotom Nextage. Bolo vidieť, že vývoj sa posunul aj v oblasti exoskeletonov a ich možného nasadenia priamo vo výrobe. Na výstave sme síce nezaznamenali zvýšený výskyt týchto prototypov, avšak ich kvalita a používateľská prívetivosť išli výrazne hore.

Z hľadiska najväčších inovácií nás veľmi zaujal aj produkt kolaboratívnej mechaniky SCARA od spoločnosti Sensodrive GmbH. Ide o prvý robot SCARA takéhoto typu, ktorý umožňuje bezpečnú prácu v prostredí s človekom, ručné navádzanie a všetky možné varianty silovo-momentového riadenia. Tento unikátny koncept by mohol znamenať väčšie nasadenie týchto robotov vo výrobe, ktorá nedisponuje vysoko odborným personálom. Predstavte si, že váš operátor ráno chytí takéto roboty, ručným vedením im určí trajektóriu pre nový typ výrobku a bez nutnej odbornej znalosti takéhoto robota dokáže spustiť výrobu. Navyše v prípade neodborného zásahu mu robot neublíži.

Takmer šokom pre každého neznalého návštevníka a vystavovateľa boli roboty od spoločnosti Pilz. Táto spoločnosť sa dlhodobo venuje bezpečnosti a ochranným prvkom robotických aplikácií. Na Automatice 2018 však predstavila koncept svojho vlastného robota pod názvom Service Robotics Modules. Robotický manipulátor nápadne pripomína powerballové rameno od spoločnosti SCHUNK, ktorá, žiaľ, vývoj tohto ramena zastavila. Tento koncept teda žije ďalej v podobe nového konceptu spoločnosti Pilz. Navyše Pilz sa netají, že na riadenie používa ROS. Logo ROS je v materiáli k tomuto konceptu na výraznej pozícii. Naozaj zaujímavé a sami sme zvedaví, ako tento krok bude vplývať na trh s robotikou.

Slováci sa medzi svetovou špičkou nestratili

Automatica opäť potvrdila svoje prvenstvo na poli automatizácie a predovšetkým robotiky. Tento rok bol výrazný z hľadiska odlišnosti jednotlivých vystavovateľov. To je jasný signál pre odberateľov týchto produktov, že výrobcovia chcú splniť požiadavky úloh automatizácie a robotiky. Čoraz viac sa do riešení zapájajú prvky umelej inteligencie a strojového videnia. Algoritmy sú už vysoko efektívne a umožňujú nielen jednoduchú analýzu scény, ale aj komplexné sémantické rozpoznanie objektov v prostredí. Sme radi, že na Automatice 2018 badať mnoho slovenských stôp. Nielenže v matkách nadnárodných firiem často vidíte vystavovať Slovákov, ale prezentujú sa tu už aj slovenské firmy so svojimi riešeniami. K štandardnej vystavujúcej firme Spinea pribudla tento rok aj spoločnosť Photoneo. Slovenské stopy bolo možné nájsť v stánkoch Sensodrive, Blumenbecker, SCHUNK, Mitsubishi a v iných. Nemáme sa teda za čo hanbiť ani medzi svetovou špičkou.

Poďakovanie

Článok vznikol v rámci riešenia projektu Výskum pokročilých technológií tvárnenia a spájania materiálov a robotizácie technologických procesov vo výrobe komponentov dopravných prostriedkov, ktorý je podporovaný Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu SR v rámci poskytnutých stimulov pre výskum a vývoj zo štátneho rozpočtu v zmysle zákona č. 185/2009 Z. z. o stimuloch pre výskum a vývoj.

   

František Duchoň
Ľuboš Chovanec
Maroš Mudrák
Stanislav Korec
Národné centrum robotiky, o.z.
www.nacero.sk