Superhrdinovia z výroby – moderné roboty pomáhajú všade

Sú doslova všade. Máme ich doma, pomáhajú lekárom alebo v továrňach. Ich svet je nesmierne rozmanitý, história pútavá a schopnosti nadmieru zaujímavé. Zoznámte sa s robotmi zo Škoda Auto.

16. 12. 2022 ŠKODA SVET

Robotika alebo umelá inteligencia sú čoraz používanejšie pojmy. O to zvláštnejšie vyznieva skutočnosť, že ľudstvo zatiaľ nedospelo k jednotnej definícii toho, čo je to vlastne robot. „Mne sa vybaví priemyselný robot, ktorý je pre mňa dennodenným chlebíkom. Slovo robot je totiž ako slovo sladkosť – všetci vieme, o čo ide, ale keby mal každý z nás napísať vlastnú definíciu, rozhodne nenájdeme dve rovnaké,“ hovorí Jan Čejka z tímu plánovania zvarovní a elektrozariadení Škoda Auto, ktorý bude v rozhovore pre Škoda Storyboard sprievodcom svetom robotiky.

Škoda Auto využíva v závode v Kvasinách robota na to, aby z pristavených paliet odoberal štartovacie batérie a následne ich dodával na linku.

Tieto stroje môžeme s trochou nadnesenia označiť za superhrdinov. Dokážu pracovať nonstop, neunavia sa a majú nadľudské schopnosti: pokojne manipulujú aj s pol tony ťažkými bremenami. Sú aj omnoho presnejšie ako človek. Lineárne pohyby po priamke dokážu vykonávať neporovnateľne presnejšie a istejšie ako aj ten najzručnejší chirurg. Nuž a robot je v neposlednom rade aj skvelý matematik: v priebehu chvíľky zvládne prepočítať najrôznejšie priestorové súradnice, posunie súradné systémy, upraví trajektóriu ramena a presne uchopí požadovaný predmet.

Pôvodné automatické FTS „vláčiky“ nahradili pokročilejšie podjazdové FTS, ktoré dokážu zájsť pod paletu, pomocou hydrauliky ju zdvihnú a na sebe odvezú na určené miesto vo výrobnej hale.

„Rád hovorím, že robotika je kráľovský technický odbor. Snúbia sa v nej všetky moderné vedecké a technické disciplíny – matematika, fyzika, programovanie, strojárenstvo a konštruovanie, senzorika, materiálové inžinierstvo alebo elektrotechnika. Zaoberáte sa motormi? Programujete? V robotike nájdete v podstate všetko, čo dnes možno študovať na technických školách. Navyše sa v tomto odbore dajú aplikovať vedecké poznatky, či už ide o výskum v matematike, umelej inteligencii alebo v nových materiáloch – to všetko sa využije pri konštrukcii ramien, prevodoviek alebo pri vývoji mazív,“ konštatuje Čejka.

Zváranie bez ľudského zásahu

V spoločnosti Škoda Auto pracujú viac ako štyri tisícky robotov. Najviac automatizované sú zváranie, manipulácia a lepenie, ktoré zahŕňajú približne 85 percent všetkých robotických činností. Zvyšných pätnásť percent robotmi ovládaných technológií je o činnostiach ako nitovanie, lemovanie, brúsenie alebo letovanie laserom.

„Robotizácia je komplikovanejšia na miestach, kde sa do linky zakladá nový diel a v oblasti finišovania. Tam preto skúšame uplatňovať spolupracujúce roboty. Čím ďalej, tým viac pracujeme aj s takzvanými vision systémami, vďaka ktorým postupne automatizujeme aj vstup. Robot dokáže z palety vybrať správnu súčiastku a sám ju aj uchopiť,“ vysvetľuje expert.

Zásobovanie obrábacích liniek CNC má vo výrobe na starosti prepravný robot. Vyzdvihne prepravku s náhradnými súčiastkami a dopraví ju na miesto určenia.

Z toho vyplýva, že robotizácia dáva najväčší zmysel pri rutinných a hlavne fyzicky náročných činnostiach. Cieľom pochopiteľne nie je vziať prácu ľuďom, ale uľahčovať im ju. Človek je pri veľkej časti pracovných úkonov nenahraditeľný, rýchlo sa rozhoduje, má jemnú a presnú motoriku, premýšľa. A vlastne: niekto sa o robotov musí aj starať, udržovať ich v prevádzke, opravovať či programovať.

Aké roboty stretnete v Škoda Auto?

1. Stacionárne roboty

Pevne ukotvené roboty pomáhajú hlavne v priemysle. Ich ramená obslúžia len určitý vopred daný priestor a práve podľa typu priestoru ich aj rozlišujeme: obmedzenie je dané konštrukciou robota, usporiadaním os, dĺžkou a počtom ramien. Kartézske roboty sa pohybujú v kolmých osách a ich pracovný priestor je kocka alebo kváder. Cylindrické roboty pokrývajú pomyselný valec, sférické guľu.

Stacionárny KUKA robot sa najčastejšie vyskytuje v zvarovniach.

SCARA (Selective Compliant Articulated Robot Arm)

Ide o cylindrického robota, ktorý sa skladá hlavne z rotačných os. Je malý, rýchly a presný, takže je vhodný pre manipuláciu a montáž súčiastok. Súčiastku si navyše dokáže správne pootočiť

Kĺbové roboty

Najbežnejšie priemyselné roboty sú angulárne alebo kĺbové. Šesťosé priemyselné roboty sa skladajú z dvoch mechanických častí, ktoré sa nazývajú manipulátor a zápästie: robotu umožňujú dosiahnuť nielen do diaľky, ale pomocou zápästia sa aj natočiť do požadovaného uhla. „Vo zvarovniach sú najviac zastúpené roboty KUKA, ktorých tu nájdete viac ako 2 500. Sekundujú im roboty od japonského výrobcu Fanuc a po novom sa využíva aj šesťdesiatka robotov od švédskej značky ABB. Dodávateľov vyberáme podľa štandardov v spolupráci s koncernom Volkswagen. Musia podporovať naše technológie od manipulácie až po odporové alebo laserové letovanie. Do strojov následne nahrávame vlastné softvérové knižnice. Žiadny robot nie je jednoúčelový; každý je programovo vybavený tak, aby zvládal všetky úkony,“ vysvetľuje Čejka.

Typickým využitím šesťosého angulárneho priemyselného robota v Škoda Auto je odporové zváranie karosérie. Na karosérii nájdeme tisícky zváracích bodov. Každý takýto bod je robotom aplikovaný s opakovateľnou presnosťou do desatiny milimetra. Roboty sú okrem toho vybavené funkciou vyvažovania, ktorá im umožňuje prispôsobiť polohu zváracích klieští voči plechu a kompenzovať tak prípadné nepresnosti.

2. Servisné roboty

Servisný robot je nepriemyselný pracovník, ktorý nie je určený na výrobu, ale človeku pomáha pri určitých činnostiach. Inými slovami poskytuje služby ľuďom a zariadeniam. Patrí tu napríklad robotický vysávač.

Robotický vysávač nepomáha len doma, ale pokojne môže aj vo výrobe.

3. Kolesové roboty

Nie sú pevne ukotvené a ich úlohou je voľne sa pohybovať v priestore na kolesách alebo pásoch. Líšia sa hlavne podľa počtu použitých kolies a ich usporiadania. Cieľom je dosiahnuť to, aby robot dokázal prekonávať najrôznejšie prekážky nachádzajúce sa v jeho prostredí. Dôležitá je aj samotná konštrukcia kolesa, napríklad veľkosť a opláštenie. Keďže sa robot pohybuje v priestore, musí sa riešiť aj jeho navigácia. Robot môže plniť najrôznejšie úlohy – napríklad zber vzoriek na Marse. Tieto roboty bežne pomáhajú aj v priemysle. Ide napríklad o AGV vozíky (Automated Guided Vehicles).

AGV vozíky automaticky prepravujú na určené miesta napríklad súčiastky.

AGV sú najväčším robotickým pomocníkom v logistike Škoda Auto. Pomáhajú s dopravou súčiastok zo skladu k výrobnej linke. Bezpilotné vysokozdvižné vozíky zasa dokážu založiť paletu so súčiastkami priamo do linky. Vozík bezdrôtovo komunikuje s riadením linky. Potrebuje dostať správu, že paletu môže bezpečne založiť.

4. Kráčajúce roboty

Na svoj pohyb využívajú nohy a nôžky. Často napodobňujú spôsob chôdze ľudí alebo zvierat a občas sú označované aj za skákajúce. Tieto typy pohybu im umožňujú lepšie zvládať náročný terén. Najväčšou výzvou konštruktéra je robustný a rýchly matematický aparát riadiaceho systému, ktorý dokáže udržiavať rovnováhu robota a všetky končatiny synchronizovať tak, aby robot nespadol alebo nezakopol. Do tejto kategórie patrí napríklad robot Atlas od firmy Boston Dynamics, ktorý behá parkúr a skáče saltá.

Kráčajúci robotický pes.

Kráčajúce roboty nie sú v priemysle bežná vec, ale v spoločnosti Škoda Auto napriek tomu narazíte aj na takého. V rámci projektu digitálnej továrne sa testujú rôzne mobilné platformy, ktoré by za účelom synchronizovania digitálneho modelu s realitou dokázali skenovať výrobné zariadenia. Pre tieto účely sa v spolupráci s pražskou ČVUT overovala napríklad možnosť nasadenia robotického psa alebo pavúka.

Robotický pavúk.

5. Špecializované roboty

„Posledná kategória robotov nie je nijako definovaná, pre naše účely im hovorme špecializované. Patria sem roboty určené pre nejakú špecifickú činnosť. Niektoré dokážu plávať, lietať alebo pracovať v skupine, iné sú malé ako zrnko. Tieto nanoroboty by raz mohli napríklad pomáhať odstraňovať nádorové bunky v ľudskom tele. Niektoré roboty sa radi bijú na bojisku, iné zasa pomáhajú v domácnosti s prataním,“ prezrádza Čejka. Zaujímavé sú takzvané exoskelety, teda akési obleky pre človeka, ktoré dokážu zvýšiť jeho silu, zlepšiť ergonómiu práce, prípadne nahradiť chýbajúcu končatinu.

V priemyselnej výrobe dnes možno stretnúť aj .

„Môžeme povedať, že v skupine pracujú naše roboty v zvarovni. Roboty spolu komunikujú a ak by hrozilo, že sa zrazia, džentlmensky si dajú prednosť. Roboty si vzájomne uvoľňujú spoločný pracovný priestor. Hovorí sa tomu blokovanie. Stať by sa mohlo aj to, že nejaký robot vám preletí nad hlavou. V logistike Škoda Auto už boli testované autonómne drony. Stroje a manipulátory pre zlepšenie ergonómie práce sú na montáži takisto bežné. Do tejto kategórie by sa dali zaradiť aj spolupracujúce roboty, ktoré s človekom zdieľajú pracovný priestor a nie sú oddelené žiadnou mechanickou zábranou. Také roboty u nás pomáhajú lepiť alebo merať rozmery dielov,“ uzatvára Čejka.

Roboty pracujúce v skupinách sa v Škoda Auto vyskytujú hlavne v zvarovni.