Roboty współpracujące działają ramię w ramię z ludźmi
Przemysł 4.0 rewolucjonizuje produkcję, ale wykorzystanie jego pełnego potencjału będzie możliwe tylko wtedy, gdy ludzie i roboty zaczną współpracować, a technologia będzie aktywnie wspierać wiodącą rolę człowieka. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SHERLOCK udało się rozwiązać kluczowe problemy utrudniające upowszechnienie współpracy ludzi z robotami (ang. human robot collaboration, HRC). Opracowane przez badaczy innowacyjne technologie robotyczne z inteligentną mechatroniką i algorytmami poznawczymi opartymi na SI pozwalają na osiągnięcie bezpiecznej, wydajnej i wysoce skutecznej współpracy ludzi z robotami.
Współpraca człowiek–robot: praca zespołowa pozwala realizować marzenia
Jeśli chodzi o przemysłowe zastosowanie HRC, nie ma rozwiązania uniwersalnego. Połączenie komponentów niesamowitego zestawu narzędzi technologicznych opracowanych w ramach projektu SHERLOCK pozwoliło na stworzenie czterech rozwiązań przemysłowych, które znacząco przekroczyły oczekiwania. Zespół projektu SHERLOCK udoskonalił pierwszego w historii robota współpracującego o dużym udźwigu, a takżę sprawdził możliwość wykorzystania rozwiązania do manipulowania ciężkimi panelami słonecznymi przy jednoczesnym wykorzystaniu sztucznej inteligencji do adaptacji swojego zachowania podczas prezentowania części operatorowi. „Czas cyklu został skrócony o około 18 %, a maksymalny ciężar przedmiotów przenoszonych przez operatora spadł z 42 kilogramów (wymagających dwóch operatorów) do zaledwie 2 kilogramów”, wyjaśnia Nikos Dimitropoulos z Laboratorium systemów produkcyjnych i automatyki (ang. Laboratory for Manufacturing Systems and Automation, LMS) na Uniwersytecie w Patras w Grecji i koordynator projektu. „Robot o dużym udźwigu będzie więc sprzyjał włączeniu społecznemu, zmniejszając bariery zatrudnienia, które utrudniają znalezienie pracy operatorom z ograniczeniami fizycznymi”, dodaje. Sotiris Makris, szef dzialającej w ramach LMS grupy ds. robotów, automatyzacji i wirtualnej rzeczywistości w produkcji dodaje: „Nasz robot współpracujący o małym udźwigu, wspierany przez niezrównanego, zaawansowanego bliźniaka cyfrowego, może planować zadania w czasie rzeczywistym, wykorzystując zintegrowane dane z rozproszonych czujników. Użyliśmy naszego robota do nitowania podczas montażu modułów przemysłowych, a dzięki innowacjom w zakresie bezpieczeństwa opracowanym w ramach projektu SHERLOCK, na tym samym elemencie mógł jednocześnie pracować operator”. Moduł percepcji opartej na SI robota wykrywał około połowy najczęstszych błędów montażowych, a czas cyklu został skrócony o około 40 %. Półaktywny egzoszkielet SHERLOCK ze wspieraną przez algorytmy SI robotyczną percepcją ludzkich działań może automatycznie modulować poziom wspomagania w czasie rzeczywistym. Egzoszkielet umożliwia oparte na wirtualnej rzeczywistości (ang. virtual reality, VR) szkolenie dla nowych operatorów oraz przekazywanie im poleceń i instrukcji dzięki rozszerzonej rzeczywistości (ang. augmented reality, AR).Jego zastosowanie zmniejszyło liczbę błędów przy montażu dużych maszyn sterowanych numerycznie przez komputer. Dodatkowo „mobilny robot dwuramienny SHERLOCK został wykorzystany do transportu dużych kompozytowych części lotniczych przy udziale operatorów. Zaawansowana kontrola impedancji i intuicyjne interfejsy AR pozwoliły robotowi bez wysiłku podążać za ruchem operatora i wspomagać go”, wyjaśnia Makris. Rozwiązanie zmniejszyło liczbę operatorów wymaganych do przenoszenia dużych części, odciążając ich, aby mogli skupić się na innych czynnościach o wartości dodanej.
Oparte na algorytmach SI zachowanie robota przypominające zachowanie człowieka oraz łatwość programowania sprzyjają akceptacji przez ludzi
Zespół projektu SHERLOCK wykazał wyraźne korzyści w zakresie wydajności, ergonomii i akceptacji przez operatorów w stosunku do poprzednich zastosowań HRC. „W czterech scenariuszach przemysłowych roboty SHERLOCK z powodzeniem rozpoznawały środowisko oraz potrzeby i preferencje operatorów, przewidywały ludzkie zamiary i odpowiednio dostosowywały swoje zachowanie dzięki percepcji i podejmowaniu decyzji w oparciu o SI. Reakcje operatów ulegały zmianie, od ciekawości po entuzjazm, a w końcu zaczęli oni postrzegać roboty jako cenionych współpracowników”, zauważa Dimitropoulos. Zaprogramowanie robotów było nawet łatwiejsze niż przewidywano, umożliwiając inżynierom produkcji rekonfigurację systemów w ciągu godzin, a nie dni, bez wcześniejszej wiedzy lub przeszkolenia. Łatwość programowania i merytoryczna pomoc dla operatorów zmniejszy wiele barier wiekowych, płciowych, fizycznych i szkoleniowych w zakresie zatrudnienia. Projekt SHERLOCK ujawnił rzeczywisty potencjał wysoce inteligentnych, wspomagających systemów robotycznych. Wykorzystanie robotów do współpracy z ludźmi przeszło z fazy badań do zastosowania w praktyce – podczas trwania projektu wydano trzy produkty. Zespół będzie kontynuował dopracowywanie kluczowych osiągnięć w ramach projektu CONVERGING.
Słowa kluczowe
SHERLOCK, robot, SI, HRC, współpraca człowiek–robot, produkcja, egzoszkielet, AR, mechatronika, VR