Hyppää pääsisaltöön
Robologi

Metropolian blogit nostavat keskusteluun aiheita ammattikorkeakoulumme ja kumppaneidemme maailmasta: oppimisesta, työelämästä, yhteistyöstä, osaamisesta, uudistumisesta ja erilaisista kohtaamisista. Sisällöt edustavat kunkin kirjoittajan henkilökohtaisia näkemyksiä, Metropolian johtoryhmän Pelinavaajat-blogi ilmaisee Metropolian virallista kantaa. Tervetuloa vuoropuheluun kanssamme!

  • Uusimmat postaukset
  • Blogit
  • Metropolian bloggaajat
Robologi
VALMIUKSIA JA MAHDOLLISUUKSIA TUTKIMASSA JA KEHITTÄMÄSSÄ
0

Digitaaliset kaksoset hypekäyrän huipulla

Robologin bloggaajat · 3.11.2020

Termiä digitaalinen kaksonen käytetään yleisesti teollisuudessa ja tiedeyhteisössä; käsitteen tarkka määritelmä on kuitenkin vielä tutkimuksen alla. Kaksosen käytön käsite on saanut alkunsa NASA:n Apollo-ohjelmasta 60-luvulta, jossa rakennettiin kaksi identtistä avaruusalusta, jolloin insinöörit pystyivät peilaamaan ja simuloimaan avaruusaluksen olosuhteet operaation aikana. Maan päälle jäänyttä alusta kutsuttiin kaksoseksi.

Apollo-kuualus (NASA)

Nykyään nimellä Digital Twin (DT) tunnettu konsepti otettiin käyttöön vuonna 2002 Michael Grievesin toimesta. Aikaisempien tutkimuksien DT-määritelmät korostavat, että kukin järjestelmä koostuu kahdesta järjestelmästä, fyysisestä järjestelmästä ja virtuaalisesta järjestelmästä, joka sisältää kaiken fyysistä järjestelmää koskevan tiedon.

Digital Twin -konsepti (Michael Grieves)

Esimerkiksi Siemens käyttää seuraavaa määritelmää: ”Digitaalinen kaksonen on fyysisen tuotteen tai prosessin virtuaalinen esitys, jota käytetään ymmärtämään ja ennustamaan fyysisen vastineen suorituskykyominaisuuksia. Digitaalisia kaksosia käytetään tuotteen koko elinkaaren ajan tuotteen ja tuotantojärjestelmän simulointiin, ennustamiseen ja optimointiin ennen fyysisiin prototyyppeihin ja omaisuuteen sijoittamista.”

Näin tehtiin aito Digital Twin, case Mevea

Digitaalisen kaksosen tekemistä päästiin kokeilemaan käytännössä projektissa Mevean kanssa. Mevea Oy on suomalainen simulointiohjelmia ja -tuotteita tarjoava yritys. Yrityksen päätuotteina ovat koulutus- ja tuotekehityssimulaattorit. Mevea järjestää joka vuosi asiakkailleen ison seminaarin. Projektissa oli tavoitteena kehittää autonomisen robotiikan demosovellus Mevean syksyn 2019 asiakasseminaariin.

Mevean simulaattorituotteeseen oli tullut uutena ominaisuutena mahdollisuus hyödyntää Unity-pelisimulaattoria. Metropolialla on ollut testilaitteena Clearpath Jackal ROS-pohjainen autonominen robotti. Näihin pohjautuen tavoitteena oli tehdä Jackal-robottiin pohjautuva demo, jossa hyödynnettäisiin Mevean uusia ominaisuuksia syksyn 2019 asiakaspäiville. Tekijöinä oli kaksi opinnäytetyön työntekijää Koneautomaation pääaineesta, Jaakko Pakarinen ja Jarmo Immonen, sekä kaksi Koneautomaation opettajaa, Antti Liljaniemi ja Heikki Paavilainen.

Jackal- autonomisesta robotista suunniteltiin 3D-malli NX CAD -järjestelmällä. Malliin  rakennettiin kinematiikka ja dynamiikka Mevean simulaatio-ohjelmistolla. Demoa varten rakennettiin 4 x 4 metrin demoareena. Areenasta tehtiin 3D-pelimaailma Unity-ohjelmistoon. Jackalin 2D laserskannerit (LiDAR) ja muut sensorit mallinnettiin virtuaalisina Unity/Mevea -ympäristöön.

Robotin Digital Twin seuraa oikean laitteiston liikettä ja anturointeja. Robotin Digital Twinistä voidaan ohjata robottia. Kehitettyä ominaisuutta voidaan hyödyntää esimerkiksi autonomisen robotin ohjausjärjestelmän kehitystyössä.

Demo rakennettiin onnistuneesti ja robotista saatiin tehtyä digitaalinen kaksonen. Samalla Mevean ohjelmistoon työstettiin yhteistyönä uusi ominaisuus. Näin robotista rakennettiin virtuaalinen kinematiikka- ja dynamiikkamalli, jossa myös sen toimintaympäristö mallinnettiin.

Robotiikan tehokas kehittäminen vaatii tuekseen Digital Twin -teknologiaa, jotta robottien ohjelmointi ja kehittäminen on mahdollista ilman fyysisiä laitteita. Yhteistyötä Mevean kanssa on tarkoitus jatkaa muun muassa ambulanssisimulaattooriprojektissa, jossa on tarkoitus mallintaa osa Helsinkiä ajoympäristöksi ja käyttää simulaattoria Ensihoidon koulutusohjelman opetusympäristönä. Olisi myös mielenkiintoista tutkia Digital Twin -teknologian hyötyjä oikeissa teollisissa autonomisen robotiikan projekteissa.

Lähteet

[1] M. Grieves, J. Vickers, Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems, Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems, 2017, 85–113, DOI: 10.1007/978-3-319-38756-7_4

[2] M. Grieves, Product lifecycle management: the new paradigm for enterprises, International Journal of Product Development, 2(1/2), 71-84, 2005, DOI: 10.1504/IJPD.2005.006669

[3] https://history.nasa.gov/

[4] https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/our-story/glossary/digital-twin/24465

[5] https://digisalama.metropolia.fi/

Kirjoittaja: Antti Liljaniemi työskentelee kone- ja autotekniikan lehtorina Metropolia Ammattikorkeakoulussa.

+358 400 240 756
Metropolia University of Applied Sciences
Finland

Digitaalinen kaksonenDigital TwinJackal-robottiLiDARMevea OyMichael GrievesNASA:n Apollo-ohjelmaROSUnity

Ei kommentteja

    Kommentoi Peru vastaus

    Sinua saattaisi kiinnostaa myös nämä:

    • Kuinka murealta maistuu digitaalinen kaksonen?
      Kuinka murealta maistuu digitaalinen kaksonen?
      3.2.2022
    • Kuvat UGV:stä ja kobotista.
      Cobotti hyppäsi kyytiin
      17.5.2021
    • Viisi autonomista robottia liikkuvat jonossa kadulla.
      Mobiilirobotiikka liitää ja rullaa Digi-Salamassa
      17.3.2022

    Tietoa blogista

    Robologi-blogi on robotiikkaa ja sen ympärillä tapahtuvia muutoksia ja mahdollisuuksia käsittelevä Metropolian blogi. Blogista voit nyt lukea mitä robotiikan, tekoälyn ja digitalisaation saralla tapahtuu. Robologi sai alkunsa Roboreel-hankkeesta

    Robologi-blogin toimituskunta

    • Päivi Haho, päätoimittaja, yliopettaja, TKI, p. +358 40 1677990
    • Antero Putkiranta, yliopettaja, tuotantotalous, p. +358 40 169 5939
    • Pasi Lankinen, yliopettaja, Puhtaat ja älykkäät ratkaisut, p. +358 40 678 4866
    • Antti Liljaniemi, lehtori, Ajoneuvo- ja konetekniikka, p. +358 40 024 0756

    Sähköpostiosoitteet:

    Toimituskunta toimittaa Robologi-blogin sisällöt ennen julkaisua.



    Oletko kiinnostunut olemaan osa Robologin kirjoittajakuntaa? Laita viestiä osoitteeseen .

    Uusimmat jutut

    • Henkilö testaa kobottia.

      Kobotiikan simulointia ja testausta tosielämästä

      19.5.2022
    • Henkilö istuu mobiilirobotin päällä jalat ristissä.

      MiR100 rullaa Digi-Salamassa

      12.5.2022
    • Lauri Ristolainen pitelee itse koottua Pixhawk4 -droonia käsissään.

      UAV-teknologia liitää

      5.5.2022

    Arkisto

    • ►2022 (10)
      • ► toukokuu (3)
        • Kobotiikan simulointia ja testausta tosielämästä
        • MiR100 rullaa Digi-Salamassa
        • UAV-teknologia liitää
      • ► maaliskuu (3)
        • Digisalama virtuaalitodellisuudessa
        • Mobiilirobotiikka liitää ja rullaa Digi-Salamassa
        • Digi-Salaman tekoälytapaukset
      • ► helmikuu (2)
        • Tekoälyllä kohti ketterää digisalamointia
        • Kuinka murealta maistuu digitaalinen kaksonen?
      • ► tammikuu (2)
        • Sokea tietämättömyys vai tiedostettu hyväksyntä?
        • Itseohjautuvat autot moraalisessa tienristeyksessä
    • ►2021 (10)
      • ► joulukuu (2)
        • Kenelle kaatuu vastuu tekoälystä?
        • Tekoäly, ihmiskunnan yhteinen lapsi
      • ► marraskuu (2)
        • Tappaako tekoäly hoivatyön inhimillisyyden?
        • Avustajarobottien aika - autuus vai anarkia?
      • ► lokakuu (1)
        • Päivä jolloin kaikki muuttui − ja mikään ei muuttunut
      • ► elokuu (1)
        • Lähtisitkö robotin hoiviin?
      • ► toukokuu (1)
        • Cobotti hyppäsi kyytiin
      • ► helmikuu (2)
        • Teknologista singulariteettia etsimässä
        • Niin erilainen mutta niin samanlainen
      • ► tammikuu (1)
        • Viekö Nao hoitajien työpaikat?
    • ▼2020 (12)
      • ▼ joulukuu (1)
        • Toisinaan on älyssä pitelemistä
      • ▼ marraskuu (2)
        • Hyvinvointiteknologiapäivä Ruiskadun kampuksella Turussa
        • Digitaaliset kaksoset hypekäyrän huipulla
      • ▼ lokakuu (1)
        • Hoitajamitoitus, SoTe-uudistus ja robotiikka 
      • ▼ syyskuu (1)
        • Robotista on moneksi
      • ▼ elokuu (1)
        • Joko yritykselläsi on datastrategia?
      • ▼ kesäkuu (1)
        • Logistiikka-automaatiojärjestelmää kehittämässä
      • ▼ toukokuu (1)
        • Koronteeni paljasti heikkoutemme
      • ▼ huhtikuu (2)
        • Palvelukseen halutaan robotti - etenkin nyt
        • Kuin hylje palvelutalossa
      • ▼ tammikuu (2)
        • Mistä osaajia automaatioalalle? Kädentaidot kunniaan!
        • Ikäihmisten teknologia on hauskaa ja tarjoaa elämyksiä
    • ►2019 (10)
      • ► joulukuu (1)
        • Teollisuus 4.0:n lyhyt oppimäärä
      • ► marraskuu (2)
        • Olen Paro, kuinka voin auttaa?
        • Robotti ratkomassa koneistajapulaa
      • ► lokakuu (1)
        • Mitä lapsesi tekisi? Entä Nao?
      • ► toukokuu (1)
        • Synnyttävätkö robotteja unelmat, osingot vai ihmisten tarpeet?
      • ► huhtikuu (1)
        • Tunnetko jo Paron?
      • ► maaliskuu (2)
        • Yritys on mitä se ei ole – ja sitä voi robottikin olla
        • Ymmärrämmekö mitä robotiikka meille merkitsee? Kirja oikeista kysymyksistä
      • ► helmikuu (1)
        • Can I Give You A Candy? – Kun Cobotti tuli taloon
      • ► tammikuu (1)
        • Robologi megatrendien pyörteissä

    Avainsanat

    automaatio Autonvalmistajat Ciiyou Cobotti Digi-salama Digitaalinen kaksonen Digital Twin Digitalisaatio Etäkuntoutus etäohjausjärjestelmä Etiikka Hyljerobotti Hyvän elämän yhteisö Hyvinvointiteknologia Kilpailukyky Kobotti Koneistajapula Konenäkö Koneoppiminen Kyperfyysinen järjestelmä LiDAR muutosjohtaminen Nao Palvelurobotiikka Paro R.U.R Roboreel Robotiikka Robotisaatio Robotti Soveltaminen Teknologia Tekoäly Tekoälymalli Teollinen vallankumous Teollisuus Teollisuusrobotti Terapia- ja hoivarobotti Turvallisuus Tv-ohjelma Vanhuspalvelut Vastuu Verkkosovellus Vuorovaikutus Yhteistyörobotti

    © 2015 Metropolia Ammattikorkeakoulu


    Sisällöt edustavat kunkin kirjoittajan henkilökohtaisia näkemyksiä, Metropolian johtoryhmän Pelinavaajat-blogi ilmaisee Metropolian virallista kantaa.

    Saavutettavuusseloste Tietosuojaseloste