Syntetyczna skóra wspomagająca współpracę robotów z ludźmi
Skrócenie cyklów produkcyjnych to cel wielu różnych firm, w tym przedsiębiorstw działających w przemyśle motoryzacyjnym, wytwórczym, chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym. Wszystkim tym podmiotom zależy na zwiększeniu rentowności i szybszym wprowadzaniu produktów na rynek przy jednoczesnym poszanowaniu praw i potrzeb pracowników, jak założono w ramach koncepcyjnych Przemysłu 5.0. Jednym ze sposób realizacji tej wizji jest użycie robotów współpracujących (kobotów) wykorzystujących sztuczną inteligencję (SI). „Zastosowanie robotów zdolnych do współpracy z ludźmi może znacznie zwiększyć wydajność produkcji”, zauważa Zoe Doulgeri, profesor z Laboratorium Automatyki i Robotyki przy greckim Uniwersytecie Arystotelesa w Salonikach oraz koordynatorka projektu CoLLaboratE (Co-production CeLL performing Human-Robot Collaborative AssEmbly). Badaczka dodaje: „Wyobraźmy sobie sytuację, w której pracownik może w ciągu zaledwie kilku minut zademonstrować robotowi sposób montażu nowych elementów. Robot uczy się na podstawie takiego instruktażu i dostosowuje się do zmian w otoczeniu, aby faktycznie wspomagać pracowników w realizacji ich codziennych działań. W naszej wizji przyszłości ludzie i maszyny będą w stanie efektywnie i elastycznie współpracować we współdzielonej przestrzeni roboczej”.
Przestrzenie robocze, w których współpracują roboty i ludzie
Głównym celem finansowanego ze środków UE projektu CoLLaboratE było opracowanie robotów przemysłowych, które będą w stanie nie tylko uczyć się od ludzi, ale także pracować obok nich w bezpieczny sposób. „Chcieliśmy, by uczeniem robotów zadań związanych z montażem mogły zajmować się także osoby niebędące specjalistami”, wyjaśnia Doulgeri. „W tym celu opracowaliśmy różne sposoby nauczania. Są to: instruktaż wizualny polegający na obserwowaniu pracownika przeprowadzającego montaż, bezpośrednie, fizyczne kierowanie (tj. pracownik chwyta ramię robota i kieruje nim, demonstrując sposób wykonywania zadania), oraz użycie rzeczywistości rozszerzonej za pośrednictwem aplikacji mobilnej”. Aby zagwarantować bezpieczeństwo ludzi, zespół projektu przygotował oprogramowanie, dzięki któremu maszyny są w pełni świadome obecności ludzkich współpracowników na linii produkcyjnej oraz mogą unikać kolizji, działając precyzyjnie, zgodnie z instrukcjami i z zachowaniem możliwości adaptacji. „Opracowaliśmy na przykład nową robotyczną skórę, która nie tylko wykrywa kontakt z obiektami, ale umożliwia także rozróżnianie rodzajów kontaktu”, wyjaśnia Doulgeri. „W oparciu o uczenie głębokie robot może odróżnić zamierzony i niezamierzony kontakt z ciałem człowieka, a następnie zareagować w odpowiedni i bezpieczny sposób”. Gdy prace nad uczeniem na podstawie demonstracji zostały zakończone, zespół projektu zastosował SI i techniki sterowania adaptacyjnego, by robot mógł autonomicznie poprawiać swoją pracę oraz dostosowywać się do różnych sytuacji. Robot może na przykład pomagać człowiekowi przy podnoszeniu różnych przedmiotów. Roboty są w stanie rozpoznawać gesty pracowników i przekładać je na działania. Pracując nad kwestiami technicznymi, badacze nie zapomnieli o społecznych aspektach pojawienia się sterowanych przez SI robotów przy linii produkcyjnej. „Akceptacja robotów przez pracowników to niezwykle istotna kwestia”, mówi Doulgeri. „W związku z tym skupiliśmy się na budowaniu zaufania do robotów poprzez zapewnienie dobrej komunikacji między maszynami a ludźmi”.
Duże możliwości wykorzystania w przemyśle
Doulgeri oczekuje, że osiągnięcia zespołu projektu CoLLaboratE doprowadzą ostatecznie do upowszechnienia kobotów w przemyśle. Badaczka wskazuje, że poza oczywistym wzrostem wydajności przełoży się to także na poprawę warunków pracy ludzi. Wykonywanie powtarzalnych i bardziej wymagających fizycznie zadań będzie można powierzyć robotom pracującym z ludźmi we wspólnej przestrzeni roboczej. Technologia opracowana przez zespół projektu CoLLaboratE może znaleźć zastosowanie w zakładach produkcyjnych w sektorze motoryzacyjnym, lotniczym i AGD. Wiele branż zdaje już sobie sprawę z możliwości związanych ze stosowaniem kobotów i rozpoczęło wdrażanie na liniach produkcyjnych wniosków uzyskanych w ramach projektu CoLLaboratE. „Naszym celem jest nie tylko współpraca z dużymi przedsiębiorstwami, ale też wspieranie MŚP, które prowadzą produkcję małoseryjną”, dodaje Doulgeri. „Takie firmy także mogą skorzystać na elastycznych rozwiązaniach, które oferuje CoLLaboratE”. Aby sfinansować komercjalizację wyników badań i zwiększenie skali produkcji, zespół projektu rozważa przystąpienie do spółki joint venture. Badacze poszukują obecnie prywatnych i publicznych źródeł finansowania. „Dzięki temu będziemy mogli prowadzić dalsze prace rozwojowe i testy w rzeczywistym środowisku roboczym”, mówi Doulgeri.
Słowa kluczowe
CoLLaboratE, SI, roboty, przemysł, wydajność, przestrzeń robocza, pracownicy, produkcja
