A robotok egyre gyakoribbak az egyes munkaterületeken. Számos előnyük közé sorolható többek között a nehéz terhek kezelése és az ismétlődő feladatok elvégzése is. Legtöbbjük azonban továbbra is statikus, és ezeket általában az adott helyszínen dolgozó személyzettől elkülönítve tartják. A robotok, különösképpen a mobilrobotok kollaboratív környezetbe való teljes körű integrálásához számos kihívást kell leküzdeni.
Gondos kiértékelés
A gyártósorok kiépítése a hatékony és hatásos eljárás kialakításához szükséges lépések gondos elemzését és kiértékelését követeli meg. A robotok belekalkulálásával ez az eljárás még bonyolultabbá válik. A rendszernek biztosítania kell, hogy a személyzet biztonságosan, ideális esetben a gyártósor hatékonyságának befolyásolása nélkül léphessen kapcsolatba a robotokkal. Mobilrobotok esetében pedig gondos tervezés szükséges annak érdekében, hogy a robotok biztonságosan, a személyzet, a további robotok és gépek, valamint az egyéb akadályok elkerülésével közlekedhessenek az üzem területén.
Az elemzés elvégzését követően lehetőségünk nyílik a teljes rendszer architektúrájának meghatározására és megvalósítására. Az architektúrában meghatározott alapértelmezett szabályok és útvonalak ezután a robotba programozhatók, amely lehetővé teszi számukra az üzem területén való közlekedést. Ez rendkívül fontos a rendszer hatékonyságának fenntartását illetően, mivel lehetővé teszi a robotok központi vezérléstől független működését, például abban az esetben, ha a vezeték nélküli kapcsolat átmenetileg nem érhető el, vagy a robotnak kiszámíthatatlan helyzetekben kell reagálnia.
Intelligens robotok
Akár statikus, akár mobil, a robotoknak „intelligensnek” kell lenniük. De mit is jelent ez pontosan? Ahhoz, hogy egy robot intelligens döntéseket hozhasson, először is tudatában kell lennie az őt körülvevő környezetnek.
A robotnak tehát kamerákkal, lézerekkel, radarokkal és hasonló eszközökkel ellátott érzékelőkre van szüksége. Az Omron mobil robotjainak egyik korai iterációja például egy előre néző, az útjába kerülő objektumok érzékelésére szolgáló lézerradarral rendelkezett. Az érzékelő vízszintesen, balról jobbra pásztázta az útvonalat, felfelé és lefelé azonban nem, ennek eredményeként pedig előfordult, hogy a robot beleütközött vagy elakadt a lézerradarnál nagyobb, de a robot magasságánál kisebb hasmagassággal rendelkező objektumokban. Így tehát elengedhetetlenné vált egy második, felfelé és lefelé pásztázó lézerradar felszerelése is. Ez azonban még bonyolultabbá tette az érzékelőhálózatot, valamint további szabályok kikötését tette szükségessé a robot objektumok körül történő haladását illetően.
A gyártósorok számára vélhetően a robotok programozása jelenti a legnagyobb kihívást. Ahhoz, hogy a robot beazonosíthassa a „látott” objektumokat és minden lehetséges helyzetben megfelelően reagálhasson, bonyolult algoritmusok szükségesek.
A jövő
A számítógépek egyik erőssége az összetett interakciók kezelésében rejlik. A gyártási környezetek esetén a flottakezelő rendszerek hatékonyan képesek ellátni az összes robot kezelését, és az optimális tervezés alapján különböző feladatokra, például bizonyos robotokat töltésre, másokat munkavégzésre utasítva biztosíthatják, hogy mindig rendelkezésre álljon egy teljesen feltöltött robot a feladatok elvégzéséhez.
Ezek a fejlett rendszerek továbbá több lépéssel előre is képesek tervezni, akár egy sakkprogram, amely az aktuális lépéssel előkészíti a több lépéssel később adandó mattot. Olyan feladatok hozzárendelésére képesek tehát, amelyek egy kezelőnek nem feltétlenül tűnnek logikusnak. Például előfordulhat, hogy a rendszer nem utasítja a legközelebbi robotot egy adott feladat elvégzésére, mivel a robotot már hozzárendelték egy másik feladathoz, vagy mert a másik robotot esetleg fel kell tölteni, miután leszállította rakományát egy, a töltőállomáshoz közeli helyre. Az ehhez hasonló előretervezés egy teljes robotflotta irányítása esetén nyilvánvalóan lehetetlen feladat egy ember számára, azonban egy fejlett flottakezelő program alkalmazásával tovább fokozhatja a gyártás és a gyártósorok hatékonyságát.
Az efféle rendszerek arra is képesek, hogy felhasználják az egyes robotoktól származó információkat. Ha egy robot eltorlaszolt útvonalat észlel, képes egy új útvonal kiszámítására, és a rendszert is értesíti az akadályról. A flottakezelő rendszer továbbítja az akadállyal kapcsolatos információkat a többi robotnak is, így ezek a robotok is tudni fogják, hogy az útvonalat el kell kerülni, és hogy helyette melyik útvonalon haladhatnak tovább. De honnan tudja a rendszer, hogy az akadályt eltávolították-e? Nos, időnként elküld egy robotot annak ellenőrzésére, hogy az akadályt megszüntették-e már.
Az akadályok elkerülése
Az autókban használt GPS-rendszerekhez hasonlóan az ipari robotok is térképek segítségével tájékozódnak. Ahogyan az utakon is előfordulnak balesetek és forgalmi dugók, úgy a mobil robotoknak is oda kell figyelniük az útjukba kerülő akadályokra és emberekre.
Annak érdekében, hogy a robotok külső beavatkozás nélkül is sikeresen közlekedhessenek, szükségük van egy térképre saját környezetükről. Emellett érzékelőket is igényelnek, amelynek segítségével észlelhetik a körülöttük lévő objektumokat. Ha egy robot akadályt észlel, a térkép és az érzékelők segítségével biztonságosan kikerülheti. Statikus objektumok esetében ez igen egyszerű feladat. De mi a helyzet a mozgó objektumokkal?
Az Omron például felfedezett egy problémát, amely akkor jelentkezett, amikor a mobil robotok villás targoncákat próbáltak kikerülni. A robotok néha a mozgó villa felől próbálták kikerülni a járműveket – ez természetesen nem sikerült. A mérnökök ezután mozgásérzékelőkkel szerelték fel a robotokat, majd újraprogramozták a rendszert, hogy a robotok érzékelhessék a targoncák haladásának irányát, és felismerjék, hogy a járművek mögött kell elmenniük.
Habár egy embernek mindez teljesen egyértelműnek tűnhet, a robotoknak egyre több érzékelőre van szükségük az objektumok, a mozgás és hasonló tényezők észlelésére. Emellett összetett algoritmusokat is igényelnek, amelyek meghatározzák a sebességkorlátozásra, a prioritásokra és az egyirányú rendszerekre vonatkozó szabályokat. Az önállóság növekedésével pedig az érzékelők és a robotok biztonságos irányításához szükséges szoftverek is egyre összetettebbé válnak.
Ennek eredményeképpen még nagyobb feldolgozási teljesítmény szükséges, amely nagyobb mértékben veszi igénybe a robot akkumulátorának kapacitását. Az Omron első robotjainak feldolgozási rendszerei csupán 10%-át tették ki az akkumulátor üzemidejének, az érzékelés és a cselekvés terén azonban igen korlátozott lehetőségekkel bírtak. A legújabb Omron robotok sokkal intelligensebbek és önállóbbak, azonban feldolgozási rendszerük az akkumulátor kapacitásának 30-50%-át teszi ki. Összehasonlításképpen az emberi agy is 30-60%-át használja fel egy ember energiájának.
Engedjük át a munkát
Sokan aggódnak amiatt, hogy a robotok idővel megfosztják őket munkájuktól. Bizonyos feladatok esetében ez tulajdonképpen jó dolog. Egy üzemben megállapították, hogy a személyzet naponta akár 14 km-en át tolja a szállítókocsikat. Az ehhez hasonló, fizikailag megterhelő munkák esetében inkább örülnünk kellene, hogy a robotok végzik el a nehéz terhek kezelését.
A robotok emellett veszélyes környezetben való használatra is ideálisak. Vegyük például az autóipar területét: az autók festését – amely egy ismétlődő, veszélyes és korábban kézzel végzett munka – mostanra szinte teljes mértékben robotok végzik. És ha jobban belegondolunk, a kézi munkaerő gépekkel való helyettesítése már az ipari forradalom idején is jelen volt. Ön mikor ment le utoljára a folyóhoz, hogy kimossa a ruháit? Vagy inkább csak bedobta őket a mosógépbe?
Engedjük hát át a robotoknak az ismétlődő, nehéz és veszélyes feladatokat. Így több időnk jut azokra az értékes és érdekfeszítő feladatokra, amelyeket robotokkal nem végeztethetünk el.
A cikk szerzője Bruno Adam, európai igazgató, mobil robotok, Omron (Mobile Robots European Projects Director).
