hirdetés
hirdetés

Öngyógyító intelligens robotok kora érkezik az iparban

Karel Čapek 100 éve tette ismertté a robot kifejezést, és teremtett meg ezzel egy olyan átfogó fogalmat, amelyet ma a ügyfélkiszolgáló rendszerektől kezdve a fejlett MI-algoritmusok által üzemeltetett ipari automata rendszerekig használunk. Cikkünkben megkíséreljük bemutatni, hogy merre tart az ipari robotika, és kicsit a jövőbe is kitekintünk.

hirdetés

Az ipari robotika a legfontosabb robotikai szegmens, növekedését nagyrészt azok a gyártók hajtják, amelyek azt tervezik, hogy robotokat alkalmaznak a fenyegető készséghiány ellensúlyozására. Hat meghatározó trend van jelenleg a robotiparban, amelyek jelentős hatást gyakorolnak erre a szektorra.

Együttműködő robotok

A kobot néven is ismert együttműködő robotokat úgy tervezték, hogy biztonságosan dolgozzanak az emberek mellett, rácsok nélkül. A fejlett érzékelők, szoftverek és megfogó szerszámkészletek lehetővé teszik a kobotok számára, hogy gyorsan észleljék a munkakörnyezetben bekövetkező változásokat, és biztonságosan reagáljanak ezekre. A robotipar leglátványosabban fejlődő szegmensét alkotják az együttműködő robotok, részben a könnyen használható programozható szoftverek miatt.

Kereskedelmi dróntechnológia

A kereskedelmi dróntechnológia fejlődése magában foglalja az önálló rendszerek kifejlesztését, amelyek képesek navigálni az ember által nem megközelíthető helyeken is. A szenzorok rohamos fejlődése, az egyre könnyebb karosszéria és bővülő teherbírás miatt a repülő robotokat egyre több szektor alkalmazza logisztikai, szállítási és katonai alkalmazásokhoz. Az autonóm dróntechnológia az ipari szektorban kulcsszerepet játszik az ipari műveletek jövőjének alakításában.

Képaláírás: A helyszíni autonóm ipari drónrendszer (drone-in-a-box) egy all-in-one autonóm drónmegoldás, amely két fő összetevőből áll: a platformautonóm drónból és bázisállomásból („doboz”) és egy MI-alapú szoftverből, amely kezeli a drónt, és elemzi az összegyűjtött vizuális adatokat

MI-képes robotok

Az első dolog, amit meg kell jegyeznünk, hogy amikor a cikkben a robotikáról beszélünk, akkor egy fizikai hardverre utalunk, amely nem képes önállóan gondolkodni, általában a megfelelő szoftver és/vagy hardver hiánya miatt. Jelenleg a legtöbb ipari robot nem mesterségesen intelligens, és csak ismétlődő mozdulatsor végrehajtására van programozva, általában az emberektől elkülönített ketrecben. Felhasználásuk korlátozott, főleg az autóiparban és az elektronikai szegmensben elterjedtek. Tehát a nem szabványos termékeket, például élelmiszereket, gyógyszereket és ruházatot gyártó iparágak még nem járatják csúcsra a robotika és az automatizálás előnyeit.

Ez a rugalmatlanság elsősorban annak a ténynek tudható be, hogy a nem MI-robotok nem intuitívak, ez volt a fő akadály, amely útjában áll annak, hogy a technológia eljusson a mainstreamhez – még a legmagasabb szintű automatizáltsággal rendelkező iparágak is messze vannak az „automatikus automatizálástól”. Az MI-szoftverek olyan gépekhez vezettek, amelyek képesek önállóan gondolkodni és cselekedni. Ez egy igazi szintlépés az automatizálási iparban, és potenciálisan forradalmasíthatja a feldolgozóipart. Képessé teszi ugyanis a robotokat arra, hogy különböző iparágakban más-már termékekkel dolgozzon, biztonságosan együttműködjön az emberekkel, és folyamatosan tanuljon a hibáikból a folyamatok hatékonyabbá tétele érdekében.

Az MI-képes robotok alapvetően a munka során tanulnak. Az aktuátorokat, érzékelőket, látórendszereket és fejlett szoftvereket használva összegyűjtik, elemzik a környezetükből származó adatokat, miközben dolgoznak, és valós időben reagálnak a fejlesztésekre.
Az MI/gépi tanuláshoz használt algoritmusok hatékonyabbá válnak, ahogy a robot elvégzi a feladatait, és egyre több információt gyűjt. A mesterséges intelligenciával felszerelt robotokat már használják az anyagok szállítására a gyárakban, a berendezések tisztítására és a készletek kezelésére.

képaláírás: A Veo Robotics intelligens szoftvert hozott létre, amely fejlett számítógépes látást és 3D-érzékelést tartalmaz, így nincs szükség nagy ketrecekre az ipari robotok körül. A Veo FreeMove szoftver fejleszti a jelenlegi, szabványos, ipari robotokat, megtanítva őket arra, hogyan kell biztonságosan cselekedni az emberek körül.

Öngyógyító robotok

Amit biztosan tudunk a robotokról, hogy törnek. Állandóan törnek. Az Európai Bizottság finanszírozza a SHERO (Self Healing soft Robotics) nevű projektet, amelynek célja legalább néhány fizikai robottörési probléma megoldása. Olyan szerkezeti anyagok létrehozásán dolgoznak, amelyek önállóan újra és újra meg tudják gyógyítani önmagukat.

A SHERO hároméves, hárommillió eurós együttműködés a Vrije Universiteit Brussel, a Cambridge-i Egyetem, az École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la ville de Paris (ESPCI-Paris) és a Svájci Szövetségi Anyagtudományi és Technológiai Laboratóriumok (Empa) között. A projekt célja olyan puha anyagok kifejlesztése, amelyek teljesen helyreállítják felületüket a napi műveletek során keletkező sérülésekből.

Egy sérült, autonóm, öngyógyító, polimer megfogó rendeltetésszerűen képes működni, miután meggyógyult. A puha robotrendszerek autonóm öngyógyító polimerekből történő kifejlesztése szobahőmérsékleten biztosíthatja a sérülések javítását. Nincs szükség további fűtőberendezésekre, a gyógyulás azonban némi időt vesz igénybe: a gyógyulási hatékonyság 3, 7 és 14 nap után 62, 91, illetve 97 százalék.

Képaláírás: Ezt az anyagot az öngyógyító puha, pneumatikus megfogó kifejlesztésére használták. A látványos és nagy vágások teljesen gyógyíthatók külső hőingerek nélkül. A sérülés nagyságától és még inkább a sérülés helyétől függően a gyógyulás másodpercek alatt megtörténhet, de egy hét alatt biztosan. Azok a sérülések, amelyek az aktuátoron nagyon kis igénybevételnek vannak kitéve a működtetés során, szinte azonnal megszűntek. A nagyobb sérülések – például a szelepmozgató félbehasadása – hét nap alatt gyógyultak meg.

Személyre szabott robotok

Egyre több gyártó testreszabja ipari robotjait, hogy pontosan megfeleljenek a működési igényeiknek. A hattengelyes robotokat részesítik előnyben, mert nagyobb munkaterülettel rendelkeznek, és testreszabhatók a gyártási alkalmazások széles skálájának kezelésére. Ezeket tovább lehet fejleszteni, ha robotra szerelt vagy rögzített kamerarendszereket adnak hozzájuk, amelyek a robotvezérlőkkel integrálhatók, hogy konkrét, hatékony mozgásokat hozzanak létre bizonyos feladatokhoz.

Ezt a piacot a kis- és közepes méretű vállalatok és a startupok uralják, amelyek mély ismeretekkel rendelkeznek a speciális robotalkalmazásokban, így fejlesztéseik speciálisan az ügyfelek igényeihez igazíthatók, míg a nagyobb szereplőknek fennáll a kockázata, hogy csak a bevált alkalmazási területeken lesznek vezető pozícióban, mint például az autóipar vagy az elektronika.

Külön-külön nem valószínű, hogy a nagy szoftvercégek dominánsak lesznek a személyre szabott robotikai alkalmazások fejlesztésében, inkább a rendszerintegrátorok – amelyek már kínálnak különböző technológiát bizonyos egyedi igényekhez – lehetnek képesek arra, hogy megtervezzék a szükséges gépeket. Azon vállalatok lesznek sikeresek, amelyek erős ügyfélközpontúságra törekszenek, és a lehető legalacsonyabb költségek mellett a legjobban célzott és leginkább testreszabott szolgáltatást nyújtják a rendelkezésre álló mechatronikai berendezések alkalmazásával.

Felhőrobotok

A felhőalapú számítástechnika és a felhőben való adattárolás egyetlen platformon nyújthat szolgáltatásokat a robotikának. A felhőhöz csatlakozva a robotok hozzáférhetnek az adatközpont előnyeihez, beleértve az adatelemzést, a tárolást és a szoftvert mint szolgáltatást.

A Robot-as-a-Service (RaaS) koncepció egy szolgáltatásorientált paradigma részeként jelent meg, folytatva a „szolgáltatások” listáját (Platform-as-a-Service, Software-as-a-Service stb.). Röviden, ezeknek a fogalmaknak a jellemzője a hardver vagy szoftver közvetlen megvásárlásának megtagadása. Ehelyett az összes szükséges szolgáltatást előfizetéssel érik el. A RaaS magában foglalja a drága robotberendezések kölcsönzését az alkalmazások és szolgáltatások telepítésének lehetőségével.

Egy RaaS-platform jellemzően a következőket tartalmazza:
● alapvető szolgáltatások, amelyek leírják a robot funkcionalitását
● felhasználói szolgáltatások hozzáadásának és kiválasztásának képességét,
● szabványosított kommunikációs protokoll (pl. webszolgáltatások leíró nyelv, biztonságos objektum-hozzáférési protokoll, HTTPS),
● integráció számítógépes környezettel és adatbázissal a komplex számítások elvégzéséhez és az információk tárolásához.

A RaaS első és legnépszerűbb megvalósításának utolsó elemét a számítási felhőszolgáltatások képviselik (az Amazon, a Google, a Microsoft és más vállalkozások részéről).

A RaaS-rendszer felhőalapú működése: a felhasználók az alkalmazáson keresztül kérést küldenek egy szolgáltatás használatára. A kérést ezután gazdasági tranzakcióra, amelyet a bankrendszeren keresztül szokásos módon dolgoznak fel, és technikai tranzakcióra osztják a felhőben. A felhő ezt követően parancsjeleket küld a szükséges eszközökre.
A RaaS-rendszer felhőalapú működése: a felhasználók az alkalmazáson keresztül kérést küldenek egy szolgáltatás használatára. A kérést ezután gazdasági tranzakcióra, amelyet a bankrendszeren keresztül szokásos módon dolgoznak fel, és technikai tranzakcióra osztják a felhőben. A felhő ezt követően parancsjeleket küld a szükséges eszközökre.

10 történelmileg elterjedt iparirobot-alkalmazás
  1. Ívhegesztés – Az ívhegesztő robot vagy a robotos hegesztés az 1980-as években vált általánossá. A robothegesztésre való áttérés egyik hajtóereje a dolgozók biztonságának figyelembevétele volt: az ívégés és a veszélyes füst belélegzését akarták elkerülni.
  2. Ponthegesztés –  A ponthegesztés két érintkező fémfelületet egyesít nagy áram átvezetésével egy-egy adott ponton keresztül, ami megolvasztja a fémet, és nagyon rövid idő alatt (körülbelül tíz ezredmásodperc) létrehozza a varratot.
  3. Anyagmozgatás  – Anyagmozgató robotokat használnak a termékek mozgatására, csomagolására és kiválasztására. Automatizálhatják az alkatrészek egyik berendezésről a másikra történő átvitelével kapcsolatos funkciókat is. Csökkennek a közvetlen munkaerőköltségek, és megszűnik az unalmas és veszélyes tevékenységek nagy része, amelyeket hagyományosan emberi kéz végzett.
  4. Gépkezelés – A gépek karbantartására szolgáló robotizált automatizálás az a folyamat, amikor a nyersanyagokat be- és kirakják a gépekbe, hogy feldolgozzák és felügyeljék a folyamatot munka közben.
  5. Festés –  A robotfestést az autóiparban és sok más iparágban használják, mivel növeli a termék minőségét és a gyártás megbízhatóságát. A kevesebb utómunka költségmegtakarítást eredményez.
  6. Szedés, csomagolás és palettázás –  A robotos szedés és csomagolás növeli a sebességet és a pontosságot, valamint csökkenti a termelési költségeket.
  7. Összeszerelés – Az egyik legelterjedtebb automata szerszám az összeszerelő robot, amely az unalmas és fárasztó feladatokat kiveszi az emberek kezéből. A robotok növelik a teljesítményt és csökkentik a működési költségeket.
  8. Mechanikus vágás, csiszolás, sorjázás és polírozás – A finom mozgásokra képes robotok olyan gyártási folyamatok automatizálásának lehetőségét biztosítják, amelyeket egyébként nagyon nehéz lenne automatizálni. Példa erre az ortopédiai implantátumok, a térd- és csípőízületek gyártása. A csípőízület kézi csiszolása és polírozása általában 45-90 percet vesz igénybe, míg a robot ugyanezt a feladatot néhány perc alatt elvégzi.
  9. Ragasztás, tömítés és permetezés – Ezek a robotok számos robotkar-konfigurációval készülnek, amelyek lehetővé teszik, hogy ragasztót vigyünk fel bármilyen típusú termékre. Az alkalmazás elsődleges előnye a végtermék jobb minősége, a gyártás gyorsasága és kiszámíthatósága.
  10. Egyéb folyamatok – Ide tartoznak az ellenőrző, vízsugaras vágó és forrasztó robotok.

Történelmileg ezek voltak az ipari robotok leggyakoribb alkalmazásai, a mai robotfejlesztések főleg az adatgyűjtésre és az ezek alapján meghozott döntésekre fókuszálnak.

Korábban a robotokat nagyon konkrét feladatokra kérték fel, általában fix helyeken. De mára az ipari robotok együttműködési képessége elképesztően sokat fejlődött, köszönhetően a környezetet érzékelő szenzoroknak, amelyek befolyásolják a mozgásukat és funkcionalitásukat. Az érzékelők elterjedése lehetővé tette számukra, hogy olyan környezetben működjenek, ahol emberek vannak, és információkat rögzítsenek a környezetükről. Ennek eredményeként adatokat gyűjthetünk a gyártási folyamat minden lépéséről a teljes nyomonkövethetőség és a részletes adatelemzés érdekében, hogy jobb döntéseket hozhassunk a jövőre nézve.

A robotikai technológia fejlődése lehetővé tette azt is, hogy kivigyük a robotokat a gyárból, és önjáróvá tegyük őket, így olyan területeken is megjelenhetnek, mint a kiskereskedelem, ahol a beszerzéstől kezdve a raktározáson át a kiszolgálásig minden automatizálható.

Más iparágakban, például a mezőgazdaságban robotdrónok vizsgálhatják a földeket, egyszerűen felfedezhetik a terményben lévő hiányosságokat. Detektálhatják a víz mennyiségét és a szárazság szintjét, miközben meghatározzák a termények érettségét. A mobil robotok és drónok rendszeresen ellenőrizhetik az olaj- és gázvezetékeket, valamint az elektromos átviteli rendszereket, és jelzéseket tudnak adni a karbantartás szükségességéről.

Összességében elmondhatjuk, hogy a robotok továbbra is elvégzik a monoton, emberekre bármilyen szempontból veszélyes munkákat, de emellett az IT- és szenzorfejlesztéseknek köszönhetően felbecsülhetetlen értékű adatokat szolgáltatnak, amelyek segítségével folyamatosan javítható és egyre inkább fenntarthatóvá válik a működés.

Trapp Henci
a szerző cikkei

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

Kiadónk társoldalai

hirdetés