Robot nepotřebující programátora

Tags: Amberk | CAD/CAM | CCT | Programování | Robotika | Siemens

Aby roboty uměly plnit úkoly autonomně, ne jen striktně automaticky, je snem každého výrobce menších šarží a těch, kteří musejí vyrábět mnoho různých variant téhož produktu. Trh si totiž stále více žádá kustomizované produkty, tedy výrobky tzv. šité na míru. Splnění tohoto snu je, zdá se, již na dosah. Výzkumníci ze společnosti Siemens vyvinuli dvouruký robot, který dokáže zadanou práci vykonávat sám a přitom není nijak naprogramovaný. Když robot jednou rukou položí šedou součástku na správné místo na montážní lince, ozve se jen tiché klapnutí.

Ihned poté robot uchopí a odebere rukou jinou součástku, tentokrát si ji ale přendá do druhé ruky, aby ji mohl znovu uložit v co nejlepší pozici. Robot si pohyby obou rukou koordinuje zcela sám a samostatně kompletuje požadovanou řídicí jednotku. Část dvojrukého robota, kolaborativní práce rukou, byla nedávno předvedena „na živo“ ve výzkumném středisku Siemens Corporate Technology (CT) v Mnichově. Tento robotický systém ale není jen další inovací v oboru automatizace a robotiky. Je to novinka, která sehraje klíčovou roli v budoucnosti výroby – budoucnosti, v níž se celé továrny budou řídit samy.

Legendární šarže velikosti 1
Tohoto stavu se jisté míry podařilo dosáhnout v hromadné výrobě, jak dokládá např. referenční závod Siemens v německém Amberku. Zdejší továrna vyrábí programovatelné logické řídicí jednotky Simatic s 75% stupněm automatizace a 99,99885% kvalitou. Tyto díly se však vyrábějí ve velkých sériích, každoročně se odsud expeduje 12 milionů řídicích jednotek Simatic k více než 60 000 zákazníkům po celém světě. Budoucnost se tedy zde již stala skutečností, avšak pro vysoké objemy výroby. Doposud se takto vysoký stupeň automatizace nevyplácel v případě výroby malých sérií nebo tam, kde se každý produkt vyrábí v mnoha různých variacích. Na této úrovni výroby, která bývá označována jako „šarže velikosti 1“, konvenční automatizace dosud zisková nebyla.

Řešením pro výrobu šarže velikosti 1 by mohl být dvouruký inteligentní prototyp robota, který se vyplatí i v čistě zakázkové výrobě. Tyto roboty budoucnosti již nebude potřeba zdlouhavě programovat pomocí mnohastránkových strojových kódů. Bude stačit pouze zadat úkol a systém si pak sám automaticky přeloží tyto pokyny do výrobního programu.

Robot, který vám rozumí
Inteligentnímu autonomnímu robotu nemusíte nic zdlouhavě vysvětlovat. Pouze mu např. řeknete, aby umisťoval na montážní linku konkrétní součástku, a on to bude dělat. A nijak ho „nerozhodí“ ani to, když se typ součástky změní. Sám už totiž ví, jak a z čeho se má právě vyráběný produkt kompletovat. Informaci o tom získal z příslušného CAD/CAM modelu, který si na rozdíl od konvenčních robotů umí přečíst a porozumět mu. Je to podobné, jako by znal různé jazyky. Díky tomu ho není potřeba programovat a může být výkonným pomocníkem i v malosériové výrobě, kterou charakterizuje právě častá změna výrobních plánů.
Nový prototyp si rovněž umí zadaný úkol rozdělit na dílčí úkoly. Např. obecný pokyn „zkompletuj“, míněno od konstrukčního plánu až po realizovatelnou jednotku, si dříve než pohne rukou a rozevře uchopovač rozdělí na úkol „uchop a zvedni“ a „předej“. Robot si také sám rozhoduje o tom, kterou ruku má na ten který úkon použít. Aby toto vůbec bylo možné, informace o komponentách i procesech se sémanticky, čili významově, převádí do ontologií – formalizovaných popisů. Tím se z implicitní informace stává explicitní.

Umět napravit chyby
Prototyp robotického systému od společnosti Siemens CT umí rovněž napravovat chyby bez toho, že by ho bylo předem nutné informovat o tom, že mohou nastat. Pokud například jedna komponenta vyklouzne a někam upadne, jedna z robotických rukou ji začne hledat a nepřestane, dokud se neobjeví v zorném poli kamery umístěné na této ruce. Ruka pak zatoulanou součástku uchopí a upraví všechny další vlastní pohyby tak, aby ji mohla správně nainstalovat. A kdyby se součástka zakutálela až na druhou stranu sestavy, začala by ji hledat druhá ruka. Tento průkopnický vývoj je součástí programu Company Core Technology (CCT) zaměřeného na budoucnost automatizace. Jeho součástí jsou takové klíčové oblasti inovací, jako jsou digitální dvojčata, umělá inteligence či aditivní výroba.
Montáž řídicích jednotek je samozřejmě jen začátek. Vývojáři společnosti Siemens směřují k samoorganizovaným výrobním zařízením, která reagují na autonomně se měnící výrobní požadavky, průběžně optimalizují své provozy a jsou osídleny roboty, kteří si vzájemně pomáhají. Taková zařízení by byla revolučním krokem – v podstatě systémy, které se samy plní konstrukčními daty, opravují chyby a samostatně si určují všechny pohyby a akce.