hirdetés
hirdetés

A robotika szoftveres oldala

A gépek mögött

A Debreceni Egyetem robottechnika-laborjában a gyakorlati oktatás mellett ipari folyamatok robotizálásával kapcsolatos kutatásokat is végeznek dr. habil. Husi Géza egyetemi docens vezetésével.

hirdetés

Husi Géza, a Debreceni Egyetem docense
Husi Géza, a Debreceni Egyetem docense
Miért fontos egy ilyen labor az ipar számára?

Már az ipar 3.0-nál megfigyelhető volt a robotok térnyerése, a digitális átalakulással (ipar 4.0) pedig egy olyan forradalom vette kezdetét, melynek eredményeként a robotok gyártóiparban való alkalmazása egyre inkább elterjedt. Annak érdekében, hogy műszaki karunkról piacképes szakemberek kerüljenek ki a munka világába, laborunkban a hallgatók szó szerint testközelből tanulják meg a robotok programozását és kezelését. A robotok gyártókörnyezetben történő alkalmazása ugyanis szigorú szabályokat ír elő, főként az ilyen munkahelyek kialakítására és az ember-robot kooperációjára vonatkozóan, a laborban zajló oktatás során azonban a hallgatók a legnagyobb biztonsági körülmények mellett akár a vezérlőszekrénybe is bebújva szerezhetnek részletes és pontos tudást a folyamatról.

 

Szoftveres oldalról megközelítve milyen lehetőségek vannak a robotikában, hogyan történik a programozás?

Minden robot kétféleképpen működtethető. A robotprogramozás azt jelenti, hogy az eszköz paramétereit ismerve, adott fejlesztői környezetben „vakon”, előre meghatározzuk a robot mozgását, szimulációval ellenőrizzük, majd utólag az eszközre rátöltve lefuttatjuk a kódot, és hagyjuk a robotot működni. Ezzel szemben, amikor egy robotot úgymond kezelünk, tulajdonképpen betanítjuk az egyes mozgásokra, azaz hogy pontosan mikor, hova, milyen gyorsan, milyen gyorsulással, milyen kitéréssel (akadály kikerülése) menjen – ez az indirekt programozás. Meghatározzuk a robot egy pontját (TCP), és a robot vezérlője ebből készít programot. Ez a céges gyakorlat is, a robotokat kezelő mérnökök betanítják az úgynevezett vezérelt pontot (TCP) a munkafolyamatokra.

Alapesetben milyen rendszer fut a robotokon?

Minden robotgyártó saját operációs rendszert használ, de ezeket általában nem ők fejlesztik. Van olyan gyártó, amely Windows operációs rendszert telepít a robotjára, a beágyazott verzió garantálja az üzembiztos működést, ahogy a precíziós alkatrészek is, hiszen ha bizonytalanul működnének ezek a robotok, akadozna a szoftver vagy a hardver bármelyik része, az balesetet vagy leállást is okozhatna, ez pedig rengeteg költséget vonna maga után.

Milyen kihívások vannak a robotok programozását, kezelését, illetve működtetését illetően?

Számos kihívással találkozunk, de fontos leszögezni, hogy nem embert utánzó robotokkal dolgozunk, a gyártó vállalatok sem ilyeneket használnak a termelés során. A hattengelyes, azaz hat különböző állású tengely körül elforduló eszközök – manipulátorok – hat szabadságfokkal rendelkeznek, ez azt jelentheti, hogy a pozícióiknak nagy részét több, akár négy állásból is el tudják érni. Vannak olyan nevezetes pontok, amikor a robotvezérlő elveszítheti a „fejét”, ez matematikailag azt jelenti, hogy a mátrixegyenletek megoldása során végtelen eredményt kap, és a vezérlő elveszti a pályavezérlés fölötti irányítást. Ezt nevezzük szingularitásnak, ami apró problémának tűnhet, de egy hegesztés során komoly gondokat okozhat. Van rá több megoldás, például a robotok szabadságfokának növelésével a szingularitási pontok száma csökkenthető, ám a plusz motor és kar jelentősen megnöveli a robotok költségét. Helyette javasolt előre megtervezve a programokat és betanításokat, alaposan leszimulálni és leellenőrizni a folyamatokat, a technológiát a robot munkaterének más részébe tenni.

Az egyetemi laborban dolgoznak a hallgatók
Az egyetemi laborban dolgoznak a hallgatók

Ha robotokat szeretnénk alkalmazni, milyen végzettségű szakember szükséges hozzá?

Mivel a robot a legmagasabb komplexitású mechatronikai gép, elektronikai, gépszerkezeti és programozási ismereteket igényel – ezekhez a mechatronikai mérnök ért a legjobban. Egy mérnök informatikus hiába tud programozni, hiányzik a know-how-ja a munkakör ellátásához, ám kellő elhivatottsággal bármilyen mérnök, egy gépészmérnök is megtanulhatja a feladatot.

A laborunk az iparban használt valamennyi mozgásformájú robottal rendelkezik. Van olyan ipari robotunk, amely csak egyenes vonalban, csúszó mozgással mozog, a legnépszerűbbek az ipari manipulátorok, amely az ember karjára hasonlítanak, de tripodokkal is dolgozunk. Minden attól függ, hogy milyen munkatérben és milyen tevékenységet kell végeznie a gépnek. Ezt viszont a vállalatoknál már nem a robotokkal foglalkozó mechatronikai mérnök találja ki, hanem a gyártósor kialakításáért felelős szakember.

Kisvállalkozások esetén megéri a robotikai fejlesztés?

Ha nincs műszaki végzettségű dolgozó, akkor egyszerűen nem javasolt a robotok alkalmazása. Ha van műszaki, gyártóipari szakember, az már be tudja tanítani a robotot, de nem fogja érteni a működését. Laborunk több hazai és külföldi céggel áll kapcsolatban, általában a robotpozicionálással kapcsolatos hibák miatt hívnak bennünket. Legutóbb Dél-Koreában voltunk, ahol a robot nem a programozott pályák mentén haladt, elvesztette a koordináta-rendszerét. Nem tudott hegeszteni, mert amit hegeszteni kellett volna, az a robot szempontjából nem volt a helyén. Mint kiderült, a munkás nem tudta, hogy figyelembe kell vennie, mit lát a robot a gyártócellában, pedig az egyszerűen csak elvesztette null pozícióját, ezáltal zavar alakult ki a koordináta-rendszerében.

Aki nem ismeri és érti a robotok működését, az nem tudja ezeket a helyzeteket felismerni, mint ahogyan hiába tud valaki krumplit pucolni, attól még nem biztos, hogy ismeri a konyhai folyamatokat, és jól főz.

Egy nagy gyártó vállalatnál például egy hatszáz darabos robotkészletet öt-hat mérnök felügyel, harminc tartalék robotjuk van, amelyek bármikor becserélhetők a gyártósorba. Műszaki hiba esetén a mérnököknek mindössze egy órájuk van, hogy egy gyártószalag újrainduljon, addig ki kell cserélni a meghibásodott robotot. Szerelésre nincs idő, az súlyos termeléskiesést okoz.

A labor tehát szakértői feladatokat is ellát?

Igen, ez nem titkolt célunk. A környezetünkben lévő cégek bármikor fordulhatnak a laborhoz problémákkal, illetve nagyon sokszor egy-egy volt hallgatónk jön vissza, mert a cég, ahol dolgozik, bizonyos kihívásokat nem tud megoldani, így közösen keresünk rá módszert.

Az emberekkel közös gyártótérben hegeszt a robot
Az emberekkel közös gyártótérben hegeszt a robot

Van ehhez elég hallgató a Debreceni Egyetemen?

Nincs. A műszaki karunkra körülbelül 2500 hallgató jár, plusz 200 külföldi diák. Egy részük – nagyjából 230-250 – építész, építőmérnök lesz, emellett úgy 50-60 környezetmérnök végez. A nagy szakjaink hallgatói, mint a gépészmérnökök, később a robotok betanításával foglalkoznak, anélkül, hogy belülről látnák, mi történik. Belőlük lesznek a kezelők.

A műszaki menedzser hallgatóink megszerzik azt a tudást és ismeretet, hogy képesek legyenek felismerni a munka világában, ha egy folyamatba robot illeszthető, de kifejezetten robottechnikai specializáció a mechatronikai alap- és mesterképzéseken választható. Közülük évente 2-3 szakember kerül ki, és 10 perccel később már (jól fizető) állásuk is van – ez jól mutatja ez egyetemünk és laborunk szakmai felkészültségét, a tudásátadás színvonalát. Közös mechatronikai mérnöki képzésünk van a Nagyváradi Egyetemmel is, ahol a hallgatók szintén nagy óraszámban tanulnak mindent, ami a robottechnikához kell.

Miért van ilyen kevés hallgató?

Ahhoz, hogy valaki tényleg kiváló robotismeretekkel rendelkező mechatronikai mérnök legyen, folyamatosan ezt kell csinálnia, itt kell lennie, és erre kevesen hajlandók. Emellett az is tény, hogy a tényleg magas színvonalú képzéshez 2-3 főnél többet nem is tudnánk fogadni. Olyasmi ez, mint a Zeneakadémián a klarinétképzés.

Mennyire férfias ez a szakterület?

Bár vannak érdeklődő lányok, a robotlaborból eddig nem került ki egy sem. A tengerentúlról érkeznek főként Erasmus-hallgatók, de ők általában megtanulják a robotok kezelését 1 év alatt, majd hazamennek.

Milyen trendek figyelhetők meg, amelyek változást hozhatnak a robotok programozásának tekintetében is?

A robotok az ipar 3.0 forradalom termékei, behelyezték őket a gyárakba, majd a megfelelő szabványok szerint készült eszközöket az adott előírások szerint jelenleg is működtetik a termelő cégek.

Mindazonáltal, egy előre beprogramozott robot nem veszi észre, ha útjába kerül egy ember, mindössze a programjának megfelelően végrehajtja a feladatát – legfeljebb a nyomatékkapcsolója áll le, ha megüt valakit.

Az ipar 4.0 technológiai forradalma már lehetővé teszi, hogy ne csak azt várhassuk el egy robottól, hogy egy térben tartózkodva az emberrel, kikerülve őt ide-oda menjen, hanem ismerje fel, mikor van rá szükség, tevékenyen vegyen részt a munkafolyamatokban – például vegye észre, ha a dolgozónak szüksége van egy „harmadik kézre”. Ez utópiának tűnhet, de már a közeljövőben is megvalósul.

További jelentős változást hoznak az intelligens terek, amelyek a tér állapotát folyamatosan figyelő érzékelőktől nyert információk alapján képesek a bennük zajló eseményeket értelmezni, így pedig az adott szituációnak leginkább megfelelő önálló döntést meghozni. Az intelligens térben már nem a robot érzékeli a környezetét és számolgatja a pozícióját, az csakis mozgást végez – az ehhez szükséges jelfeldolgozó egység és az érzékelők átkerülnek a térhez, amely így mindig tudja, merre mozognak benne a robotok és az emberek, és mit csinálnak pontosan. Bár nem látjuk, hogy az ipar 4.0-nak hol lehet a vége, egy biztos, az úgynevezett kiberfizikai tér összeér az intelligens térrel.

Nem kis cél továbbá az olyan humanoid robotok fejlesztése, amelyek embereket segítenek, többek között hospice feladatok ellátása során – például inni adnak, autóba emelnek. A robotika egyik nagy kihívása ez a terület, muszáj ugyanis, hogy az ember számára elfogadható alakjuk legyen ezeknek a gépeknek, mert hiába például egy intelligens ágy, amely akár gondolatvezérléssel működve igény szerint felülteti a beteget, az ember nem könnyen bízik meg a robotokban. Éppen ezért a géppel való kommunikációt nemcsak a gépnek, hanem az embernek is tanulnia kell.

Sós Éva
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés