Inteligentní robotická výroba

Aby roboty byly „chytré“ a „mluvily“ stejným jazykem

Autor: Siemens, s.r.o.

Aby bylo možné integrovat roboty a nejen roboty, ale obecně veškerá automatizační zařízení do jednoho systému, který lze programovat a obsluhovat jedním způsobem a z jednoho místa, musí mít tato zařízení standardizovaná rozhraní (interface). Pokud tato podmínka není splněna, nastává problém. Požadavky na programování a obsluhu robotů se totiž u jednotlivých výrobců často podstatně liší. Většinou pak nezbývá nic jiného než vyškolit obsluhu na nový systém anebo na něj najmout externí specialisty – obojí je časově náročné a pochopitelně také nákladné. Velký zájem uživatelů proto v poslední době vyvolala iniciativa společnosti Siemens na vznik nového komunikačního rozhraní Standard Robot Command Interface (SRCI), které přijala i mezinárodní organizace pro standardizaci a rozšiřování průmyslové komunikace a informačních technologií – PROFIBUS & PROFINET International (PI). Standardizované komunikační rozhraní SRCI přijímá stále více výrobců, takže doba, kdy budou všechny roboty „mluvit“ stejným jazykem, je již blízko. Nejedná se o nic menšího než doslova o revoluci v programování robotů,“ potvrzuje Ondřej Rakušan, produktový manažer ze Siemens. „Už nebude potřeba učit se desítky programovacích jazyků, bude stačit pouze jeden,“ dodává.

Snadná integrace robotů prostřednictvím TIA portálu

TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) je platforma – inženýrský softwarový systém – od společnosti Siemens, která umožňuje plnou integraci automatizace napříč celým podnikem. Veškeré nástroje potřebné k projektování a konfiguraci řídicích systémů, nástroje pro datovou analýzu, diagnostiku, energetický management a mnoho dalších jsou na této platformě integrovány ve společném softwarovém prostředí s jednotným ovládáním z jedné plochy. Díky zavedení standardizovaných komunikačních rozhraní SRCI a prostřednictvím aplikace Siemens SIMATIC Robot Integrator dnes již lze v prostředí TIA Portal snadno naprogramovat roboty mnoha různých značek. TIA Portal totiž díky univerzální knihovně SIMATIC Robot Library „hovoří“ stejným jazykem jako roboty. Jakýkoliv programátor PLC má nyní možnost programovat roboty těch výrobců, které již podporují standardizované rozhraní SRCI. Velkou výhodu má zavedení SRCI také pro koncové uživatele. Díky jednotnému komunikačnímu rozhraní mohou jednoduše vyměnit robot jednoho výrobce za druhý bez složité úpravy a změny programu v PLC.

Jak „nachytřit“ robota

Nové technologie dnes umožňují automatizaci nejrůznějších procesů. Přesto automatizace stále často naráží na vlastní hranice přesně tam, kde je nejvíce potřeba. V provozech, kde panují špatné pracovní podmínky a kde je nedostatek pracovníků. I když jsou dnešní moderní roboty schopny vykonávat mnoho i složitých úkolů, množina činností, která je pro ně vhodná, je stále významně omezená. Příkladem jsou práce, které vyžadují složitější motorickou činnost, kterou člověk vykonává intuitivně. Ty jsou pro roboty pořád ještě nevhodné. Proč? Poněvadž nejsou dostatečně „chytré“ – jinými slovy, limituje je nedostatek jejich vlastní kognitivní inteligence. Řešení, jak udělat ze standardního robota chytrého, už ale naštěstí máme. Spočívá v implementaci prvků umělé inteligence. Díky tomuto vylepšení se mohou roboty stát plnohodnotnými partnery lidí. Už za ně nemusí přebírat jen namáhavou či rutinní činnost, ale naopak jim mohou pomoci s náročnější prací a díky tomu společnými silami dospět k vyšší efektivitě a rychlosti a k menší chybovosti.

První generativní AI asistent pro průmysl

Nasazení generativní umělé inteligence v průmyslu otevírá zcela nové možnosti, jak zlepšit, ale především usnadnit lidem spolupráci s roboty. A současně jak ještě více zkrátit vývojové a inovační cykly, a tím zvýšit konkurenceschopnost a potenciál k získání většího podílu na trhu. Nadto pomáhá řešit nedostatek kvalifikovaných pracovníků a konkurenční tlak. Prvním generativním AI průmyslovým asistentem na trhu, jehož hlavním úkolem je zlepšit spolupráci mezi člověkem a strojem, je Siemens Industrial Copilot. Jeho hlavní předností je, že dokáže analyzovat obrovské množství dat a ta rovnou přeměnit na užitečné informace, které obsluze pomáhají správně se rozhodovat a optimalizovat procesy. Hmatatelné přínosy jsou jednoznačné: vyšší efektivita, nižší náklady a lepší pracovní podmínky pro zaměstnance. Siemens Industrial Copilot je navržen tak, aby ho bylo možné snadno propojit s inženýrským softwarovým systémem TIA Portal. Za své „lidské kolegy“ dokáže převzít tvorbu a dokumentaci SCL kódu, generování a přizpůsobování vizualizací WinCC Unified a také významně pomoci při vyhledávání dokumentů na základě pokynů zadaných v přirozeném jazyce. Díky tomu, že „rozumí“ lidské řeči, je interakce s tímto průmyslovým asistentem stejně snadná jako rozhovor s kolegou.

„Chytrá“ manipulace neznámých předmětů

Příkladem „chytré“ technologie, jež může nahradit lidi při práci, která vyžaduje přemýšlení, je nový software od společnosti Siemens: SIMATIC Robot Pick AI – předem vytrénovaný software založený na technikách hlubokého učení pro aplikace třídění a manipulace předměty robotem. SIMATIC Robot Pick AI běží na jakémkoli průmyslovém počítači s operačním systémem Linux. Obrovskou výhodou je, že je díky uživatelsky přívětivému rozhraní využívajícímu standardní API kompatibilní s jakýmkoli šestiosým robotem a 3D kamerami od různých dodavatelů. Rovněž je snadno integrovatelný do širší platformy SIMATIC a do inženýrské platformy TIA Portal. SIMATIC Robot Pick AI je vytrénovaný tak, aby dokázal za běhu nabízet robotu správné body úchopu libovolného předmětu. Orientuje se podle informací získaných ze zabudované kamery. Spektrum aplikací je velmi široké: od intralogistiky při vychystávání zboží – představme si sklad velkého e-shopu, kde do různých bedýnek nebo obalů robot umístí různě velké předměty s maximální přesností a spolehlivostí – přes třídění a kompletaci až po balení. Díky tomu, že je SIMATIC Robot Pick AI kompatibilní s jakoukoli architekturou robotů (antropomorfní, SCARA, delta, karteziánskou atd.), lze ho nasadit na roboty libovolných výrobců. Ovládání robotu v reálném čase je navíc velmi snadné a nevyžaduje žádné další školení na CAD software.

Centrální Bin-Picking ve výrobě hydraulických systémů

Aplikace Bin-Picking je založena na automatickém rozpoznání předmětů v prostoru, jejich uchopení a manipulaci. Největší výzvou zde bývá náhodné uspořádání předmětů s různou orientací. Robot nasazený v této aplikaci musí být schopen automaticky vykonat následující čtyři činnosti: rozpoznat předmět, uchopit ho, odebrat a umístit na nové místo v požadované orientaci. Automatizaci této technologie řešila společnost ARGO – HYTOS, s. r. o., která se řadí k předním světovým dodavatelům hydraulických systémů. Hledala řešení automatického výběru polotovarů (ventilových těles) z transportní bedny a následné distribuce jednotlivých ventilových těles ke třem různým obráběcím strojům. Projektem byla pověřena společnost Blumenbecker, autorizovaný Solutions Partner Siemens. Nové modulární pracoviště je vybaveno robotem a technologií Bin-Picking, vyvinutou společností Blumenbecker. Zvolené řešení umožňuje identifikovat nejvhodnější díl, vypočítat optimální trajektorii pohybu robota a kontrolovat možné kolize systému. Na základě těchto dat robot vybírá díly z bedny, pomocí kamery detekuje jejich správnou orientaci a překládá je dle potřeby. Polotovary následně zakládá do pneumatického výtahu, odkud jsou dále dopravníkem přepravovány ke konkrétnímu obráběcímu stroji. Celé pracoviště je podle standardu Blumenbecker řízeno řídicím systémem Siemens řady 1500F s IO jednotkami ET200SP. Pracoviště je plně bezobslužné a monitorované na dálku. V servisním režimu se k vizualizaci a ovládání využívá dotykový ovládací panel Siemens TP řady 1200. Digitální dvojče pracoviště Bin-Picking realizovaného ve společnosti ARGO – HYTOS Vrchlabí bylo představeno v rámci letošního Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně jako součást programu Digitální stage v rámci expozice Digitální továrna 2.0. V říjnu 2024 rovněž proběhlo představení druhé verze systému Bin-Picking 2.0, která je podstatně menší a cenově dostupnější, přičemž si zachovává stejný výkon a přesnost jako stávající řešení.