Robot pro náročné aplikace z výzkumu ZČU v Plzni

X

Výzkumný tým centra NTIS Fakulty aplikovaných věd (FAV) Západočeské univerzity v Plzni (ZČU) pod vedením Martina Švejdy vyvinul obratného robota vlastní konstrukce, kterého dokáže rychle naprogramovat i běžný operátor výroby. Robota je možné využívat pro přenášení elektronických komponent, ale lze jej nasadit i do mnohem náročnějších aplikací. Díky svým sedmi osám vyniká obratností, a dokáže tak zastat práci v menším prostoru než standardní průmyslový robot. Intuitivní ovládání umožňuje robota rychle a snadno naučit novým pohybům pouhým tažením za speciální prostorovou myš.

„Vyvinout vlastního robota úplně od začátku je velmi ambiciózní cíl, který zahrnuje celou řadu multioborových problémů, počínaje mechanickou konstrukcí přes elektrické vybavení až po pokročilé algoritmy řízení," hodnotí záměr týmu jeho vedoucí Martin Švejda z výzkumného programu Kybernetické systémy centra Nové technologie pro informační společnost (NTIS) Fakulty aplikovaných věd ZČU.

Připouští také, že existuje nespočet výrobců a distributorů rozličných typů robotů pro celou řadu činností, kdy uživatelé neřeší technické aspekty a mohou pro programování využívat propracovaná grafická prostředí i pokročilé schopnosti umělé inteligence, jako je počítačové vidění, taktilní řízení a další funkce.

Proč i přesto považuje Martin Švejda za smysluplné vyvinout s relativně malým týmem výzkumníků vlastního robota? Uplatnění vidí především v oblasti speciálních aplikací a intuitivního programování robotů. To totiž není prioritou firem zaměřených na velkou produkci a masové nasazení robotů.

„Při vývoji robota máme všechno ve svých rukou - můžeme měnit, doplňovat a rozšiřovat jeho mechaniku, systém řízení, uživatelské rozhraní, a jsme tak schopni efektivně integrovat požadavky potenciálního zákazníka. To by bylo v roli integrátora komerčních robotů, jejichž architektura i řízení jsou v drtivé většině zcela uzavřené, naprosto nerealizovatelné," uvádí plzeňský výzkumník jednu z výhod projektu.

Možnost velmi specifického využití robota může být zajímavá především pro malé a střední podniky se záměrem robotizovat malosériové aplikace.

„Navíc pokud se chcete něčím zabývat systematicky a danou problematiku pochopit do hloubky, nemůžete být pouze uživatelem, ale tvůrcem, musíte vyzkoušet, kde se skrývají jednotlivé technické problémy a snažit se je vyřešit. Na základě toho se pak může stát, že do dané problematiky přinesete něco nového," doplňuje Martin Švejda.

Na rozdíl od většiny průmyslových šestiosých konkurentů je robot výzkumného týmu z centra NTIS osazen sedmi rotačními klouby. Díky tomu je velmi obratný a dokáže pracovat v omezeném prostoru. To umožňuje celou řadu aplikací, při nichž by byl šestiosý robot limitován.

Klouby robota vyvinul tým NTISu ve spolupráci s průmyslovým partnerem. Lze je tak flexibilně přizpůsobit požadavkům zejména v oblasti řízení, tedy například integrovat algoritmy pro tlumení vibrací, ladit regulační smyčky či určit poddajnost, resp. tuhost robota pro aplikace, kdy je potřeba řídit silové působení.

„V dohledné době navíc plánujeme nahrazení komerčních servoměničů od firmy INGENIA vyvinutým řešením partnerské firmy REX Controls, se kterou dlouhodobě spolupracujeme a s níž se na vývoji jednotky servoměniče  podílíme. Klíčovou výhodou je, že v takové jednotce můžeme řídicí algoritmy programovat téměř bez omezení ve smyslu jejich struktury i parametrů," uvádí Martin Švejda.

Programování usnadňuje i možnost ručně robota navádět tažením za senzor umístěný na jeho konci, a to v různých režimech (například pohyb s uzamčenou orientací). Lze také snížit citlivost senzoru za účelem precizního navádění. Zajímavou možností využití takového navádění robota je kontinuální záznam pohybu, jeho zpracování (například odstranění třesu rukou či vnucení požadované rychlosti pohybu) a zpětná reprodukce pohybu robotem.

„Robota je možné třeba velmi snadno naučit něčí podpis," říká Martin Švejda.

Samozřejmostí je možnost definovat pohyby mezi diskrétními naučenými body, například pohyb po přímce z bodu do bodu, napojování pohybů bez zastavení aj. Kompletní řídicí systém robota je implementován v systému REXYGEN v podobě funkčních bloků, z nichž některé experimentální funkce byly doprogramovány.

Robot, na němž osmičlenný výzkumný tým pracoval tři a půl roku, je nyní ve fázi prototypu. Své přednosti prokázal v poloprovozním testu při manipulaci s deskami plošných spojů. V současné době vědci ve spolupráci s průmyslovým partnerem uvažují o jeho testovacím nasazení v běžné výrobě.

„Na robota zatím nelze nahlížet jako na zcela finální řešení, které je připraveno na sériovou výrobu a masové nasazení do průmyslu. Je především důkazem toho, že jsme jako výzkumný tým připraveni naslouchat specifickým požadavkům potenciálních zákazníků a nabízet jim řešení, do kterých vidíme," uzavírá Martin Švejda.

Vývoj robota probíhal v rámci spolupráce průmyslového partnera firmy Integrated Micro-Electronics Czech Republic s.r.o., Západočeské univerzity a firmy SmartMotion s.r.o. v rámci projektu MPO TRIO (FV10044)

4. 6. 2020, TZ: ZCU, Fakulta aplikovaných věd

Komentáře

K článku bylo přidáno 0 komentářů.

Tento článek neobsahuje žádné komentáře.