SCHUNK Expert Days 2013

Tegoroczne spotkanie przedstawicieli przemysłu, producentów wyposażenia oraz ośrodków naukowych z całego świata odbyło się 27–28 lutego w siedzibie firmy Schunk w niemieckim Hausen. Kilkunastu prelegentów, wśród których byli szefowie działów rozwojowych światowych koncernów (m.in. Bosch, KUKA, ABB, BMW), zaprezentowało trendy rozwoju robotyki usługowej i przedstawiło osiągnięcia w tej dziedzinie w ostatnich latach.

Robotyka usługowa

Tematem konferencji była oczywiście robotyka usługowa (ang. service robotics), ale pojęcie to warto uściślić, ponieważ jest to termin pojemny i wieloznaczny. Podstawowe dwa znaczenia robotyki usługowej to:

• roboty służące, współpracujące z ludźmi dla większego komfortu bądź wydajności;
• usługa wykonywana kompleksowo z użyciem systemów robotycznych, bez konieczności zmiany infrastruktury lub personelu.

Oba warianty były brane pod uwagę podczas dyskusji i poprzedzających je prelekcji, choć ciężar wyraźnie przesunięty był w kierunku maszyn kooperujących z człowiekiem w przemyśle, przestrzeni publicznej lub jako systemy opiekuńczowspomagające w domach. Tak szerokie potraktowanie tematyki obrazuje dość dobrze zakres problemów stojących dziś przed konstruktorami i producentami nowoczesnej robotyki usługowej. A że jest to szybko rozwijający się rynek, potwierdzają dane z samej tylko Unii Europejskiej. W 2011 roku w krajach UE zanotowano ok. 2 proc. wzrost wolumenu obrotu robotyką przemysłową, aż 9 proc. robotyką usługową dla systemów profesjonalnych i ponad 14 proc. robotyką usługową dla systemów domowych.

Roboty zamiast ludzi w branży logistycznej

Robotyka rozwija się jednak na całym świecie. Dr Henrik Christensen podał przykłady z rynku amerykańskiego, gdzie zajmująca się przewozem przesyłek i logistyką firma UPS planuje, aby najdalej za 10 lat ich samochody dostawcze prowadziły wyłącznie roboty, nie ludzie. Podobne plany ma inny gigant logistyczny – Fedex. Firma chce w ciągu najbliższych 10 lat wprowadzić osobowy transport lotniczy tylko z systemami automatycznymi, bez udziału pilotów – ludzi.

Zdaniem Christensena, dzięki robotyzacji wiele firm sprowadza z powrotem swoją produkcję z Chin i innych krajów azjatyckich do USA. Technologia staje się coraz bardziej dostępna i tańsza. Komponenty do zbudowania rozwiązań jutra już są. Problemem wydaje się tylko wypracowanie standardów współpracy człowieka z robotem oraz osiągnięcie poziomu niezawodności i gotowości robota do pracy, które konieczne są w różnych dziedzinach życia. Wskaźniki te nie zawsze są bowiem wystarczająco dobre. Wystarczy stwierdzić, że w krytycznej sytuacji, jaką była awaria w elektrowni atomowej w japońskiej Fukushimie, służby ratunkowe musiały czekać aż cztery dni, aby możliwe było wprowadzenie robota do strefy skażenia.

Jakość zarządzania ważniejsza od poziomu finansowania

Jak na rozwój badań wpływają czynniki finansowe i społeczne? Czy genetyka ma wpływ na wynalazczość? Stajemy się innowacyjni, czy już się tacy rodzimy? Czy twórczość i przedsiębiorczość są cechami własnymi czy wyuczonymi? Na ile rozwijają się w środowisku promującym takie zachowania, a na ile są naturalnymi skłonnościami? Jak wpływać na rozwój takich postaw, i jaki model zarządzania temu sprzyja?

Tym i wielu innym zagadnieniom poświęcił swoją prelekcję na temat współczesnych trendów w zarządzaniu innowacyjnością dr Haas z Uniwersytetu Technicznego w Monachium. Jego wystąpienie i późniejsza dyskusja były szeroko komentowane – a zwłaszcza stwierdzenie, że poziom finansowania ma drugorzędne znaczenie względem jakości zarządzania projektami rozwojowymi. Według Haasa, istotniejsze jest bowiem rzetelne zarządzanie i umiejętne uzyskanie informacji zwrotnej od potencjalnego odbiorcy, aby wynalazcy mogli zobaczyć silne i słabe strony swoich pomysłów.

Z kolei dr Haschke z Uniwersytetu Biefelda zaprezentował projekty badawcze, które doprowadziły do zaprojektowania unikatowego systemu powierzchniowych sensorów dotyku w postaci tkaniny. Zespół dr. Haschke w trakcie badań nad chwytaniem obiektów trafił na barierę technologiczną – naukowcy nie mogli dokładnie zmierzyć sił i zjawisk zachodzących na styku obiektu trzymanego i trzymającego. Zbyt duże, nieporęczne, przesuwające się sensory stanowiły barierę ograniczającą zarówno możliwości pomiarów chwytu maszynowego, jak również prób zmierzenia i opisania chwytu wykonywanego przez człowieka. Dopiero zastosowanie sensorów w postaci tkaniny pozwoliło na rzetelne zbadanie zjawisk w skali mikro i makro. Możliwe stało się opisanie zjawiska wyślizgiwania się obiektu trzymanego niewłaściwą siłą, albo zaobserwowanie napięć, którym poddana jest ludzka ręka nieprawidłowo trzymająca długopis.

Wykorzystanie robotyki usługowej – przykłady zastosowania

Kontynuacją tematów akademickich było wystąpienie dr. Kurtha, szefa działu rozwoju i planowania KUKA Laboratories, który zaprezentował produkty umożliwiające prowadzenie prac nad algorytmami sterującymi (YouBot i platformę OMNIBot) oraz prace rozwojowe prowadzone w Europie i na świecie z użyciem robota LBR (Light Body Robot).

Roberto Guzman z firmy Robotnik przedstawił dziesięcioletni dorobek firmy w zakresie dedykowanych konstrukcji robotyki usługowej. Jeden z dwóch najciekawszych to TIRANT – robot inspekcyjno-remontowy do prac konserwacyjnych w rurach ciśnieniowych reaktora atomowego. Może nie tylko przeprowadzić analizę stanu powierzchni rury, ale również naprawić ją techniką napawania plazmowego. Drugi to AGVS – robot transporter, czyli mobilna platforma przewożąca wózki z medykamentami na terenie szpitala. Połączenie z systemem informatycznym do zarządzania zasobami magazynowymi umożliwia skrócenie czasu oczekiwania na potrzebne środki i płynny transport między magazynem i oddziałami szpitala.

Z kolei Prasenjit Mukherjee z Clear-Path zaprezentował praktyczne podejście do budowy uniwersalnych platform mobilnych. Dwa podstawowe produkty tej kanadyjskiej firmy to Husky – czterokołowa platforma o wadze ok. 70 kg oraz KingFisher – dwukadłubowa autonomiczna łódź patrolowa. Oba roboty zbudowane są w oparciu o system sterowania ROS (Robot Operating System), powstający jako platforma typu Open Source, czyli tworzona i rozwijana przez użytkowników. Zarówno Husky, jak i KingFisher pomyślane są jako konstrukcje modułowe, otwarte platformy, konfigurowane w zależności od potrzeb. Oba mają zastosowanie nie tylko jako platformy doświadczalne w badaniach nad systemami sterowania lub sensoryką, ale również jako maszyny współpracujące bezpośrednio z człowiekiem – Husky może być wykorzystany jako mechaniczny muł, który ciągnie przyczepę z ekwipunkiem za farmerem, a KingFisher – badać dna jezior i rzek na potrzeby rybaków.

Robotyka przyszłości wg BMW i ABB

Wystąpienie Stephana Bartshera z wydziału innowacji i rozwoju grupy BMW trudno sklasyfikować. Jako przedstawiciel globalnej korporacji mówił, jak z punktu widzenia klienta końcowego robotyka przemysłowa wyglądała w przeszłości, jak wygląda dziś i jak chciałby ją widzieć jutro. Bartsher postawił zasadnicze pytania, na które w najbliżej dekadzie ośrodki naukowe i producenci robotów będą musieli odpowiedzieć. Dziś, gdy 95 proc. produkcji podwozia samochodów jest zrobotyzowana, a proces wykończenia karoserii zautomatyzowany w blisko 85 proc., udział robotyki w montażu końcowym wynosi zaledwie 5 proc. Prawdopodobnie pełna automatyzacja całego procesu produkcji samochodów jeszcze długo będzie nieosiągalna. Główne problemy to bezpieczeństwo i trudności przy reorganizacji produkcji oraz znaczne wymagania co do potrzebnej przestrzeni. Mimo uniwersalności, roboty przemysłowe stawiają bowiem znaczące ograniczenia w zakresie współpracy z człowiekiem.

Oczekiwania przemysłu są jasne: robotyka musi stać się bardziej intuicyjna – tak, by ludzie pracujący przy produkcji używali robota jak narzędzi, a nie skomplikowanych systemów. Według Bartshera roboty powinny być: wyposażone we własne systemy bezpieczeństwa, które nie wymagają barier i ogrodzeń; mobilne, aby mogły swobodnie pracować w różnych miejscach; przewidywalne w swoich działaniach i reakcjach, ale nie powinny być sztucznymi ludźmi.

Wychodząc naprzeciw tym oczekiwaniom, dr Bjorn Matthias z ABB przedstawił ideę montażu w przemyśle – wzorcową kooperację robota z człowiekiem w przyszłości. Powstał już dwuramienny robot Frida, zbudowany ze standardowych elementów ABB. Frida jest tak skonstruowana, aby zapobiegać uderzeniu czy zranieniu pracujących z robotem ludzi.

Tworząc Fridę, konstruktorzy i menedżerowie ABB zauważyli, że prawodawstwo państw europejskich i USA nie jest przygotowane na bezpośrednią kooperację robotów z człowiekiem. Żadne państwo nie dało bowiem dotąd odpowiedzi na pytania o normy tej współpracy, np. co jest dopuszczalne, czy robot może dotknąć człowieka, a jeśli tak, to na jakiej wysokości i jak mocno. I choć ścisła kooperacja robotów z człowiekiem to przyszłość rozwoju przemysłu, podobne pytania będą się mnożyć.

Mateusz Kieniewicz
PAR