Cobotti hyppäsi kyytiin

Robologin bloggaajat · 17.5.2021

Kuva 1 UGV ja kobotti [3].

Rakkaalla lapsella on monta nimeä: kobotti, cobotti, yhteistyörobotti tai kenties yhteistoiminnallinen robotti. Remu Aaltonen varmaan käyttäisi sanaa gobotti isolla tupla-G:llä… Suomalaiseen suuhun varmasti taipuu parhaiten sana kobotti.

Yhteistoiminnalliset robotit (collaborative robots) eli kobotit ovat laitteita, jotka työskentelevät ihmisen kanssa joko suorassa kontaktissa tai turvallisesti hyvin lähellä ihmistä. Kobotit on anturoitu niin, että jos niiden liikeradalle sattuu este, kuten ihminen, se pysäyttää kobotin kaiken liikkeen, jotta ihmiselle tai ympäristölle ei aiheudu vaaraa. Suurimpana erona perinteiseen teollisuusrobotiikkaan on, että ne eivät pääsääntöisesti tarvitse ympärilleen turva-aitoja. [1.]

Toinen merkittävä uusi tuuli kobotiikan lisäksi robottirintamalla ovat ns. autonomiset robotit. UGV (unmanned ground vehicle) ja UAV (unmanned aerial vehicle) ovat maalla ja ilmassa ilman kuljettajaa eteneviä robottiajoneuvoja. UAV-aluksista käytetään yleisesti nimitystä drone drooni. Navigointimenetelmien, laskenta-algoritmien ja erilaiset havaintolaitteiden nopea kehitys on mahdollistanut erilaisten autonomisten robottiajoneuvojen kehitystyön ja käytön. Autojen ja droonien lisäksi kehitetään muun muassa autonomisia laivoja, kaivoskoneita ja kuljetuslaitteita. [2.]

Perinteisen teollisuusrobotiikan vuosikasvu on tällä hetkellä noin 10 %. Kobotiikan vuosikasvuksi on ennustettu peräti 40−50 %, 2018 markkina oli 065 miljardia dollaria (US) ja vuonna 2026 ennustus on 12,48 miljardia. UGV-laitteiden markkinan ennustetaan kasvavan 18,7 miljardista 54,1 miljardiin dollariin (US) vuosina 2019−2026 vuosikasvun ollessa ~25 %. Tästä kehityksestä Suomella ei ole varaa jäädä pois, sillä nämä robotiikan kehittyvät alueet tarjoavat merkittäviä mahdollisuuksia teknologian kehittäjille ja hyödyntäjille. [4; 5.]

Kuva 2 Autonomisten UGV-robottien markkinan kehitys 2018−2023 [5].

Case Dimalog − Kobotti hyppäsi kyytiin

Yhtenä Roboreel-hankkeen pilottikohteena toimi case Dimalog. Dimalog on Helsingissä toimiva kolmen hengen yritys, joka on erikoistunut UGV-teknologiaan. Yhteistyörobotin ja mobiilirobotin yhdistelmää kutsutaan mobiilikobotiksi tai mobiilimanipulaattoriksi. Konenäöllä varustettu mobiilikobotti avaa työtehtävien automatisoinnille aivan uusia mahdollisuuksia. Mobiilikobotti pystyy siirtymään itsenäisesti työpisteeltä toiselle, vaihtamaan työtehtävää ja esimerkiksi samalla kuljettamaan tavaraa työpisteiden välillä. [6.]

Keväällä 2019 tällaisia ei ollut vielä tarjolla. Yritykselle tehtiin pilottiprojekti, jossa Omron-kobotti kiinnitettiin Omronin UGV-laitteen päälle. Metropolian koneautomaation opiskelijat Aleksi Kontturi, Juho Korhonen, Janne Lanu, Timi Puustinen tekivät tämän automatisointiprojektina. Ohjaajana ja kädet savessa mukana toimi Pilottimies-Antti.

Aluksi tutkittiin muita samankaltaisia projekteja. Päädyttiin tekemään rakenne alumiiniprofiilista sen helpon muokattavuuden ja jäykän rakenteen takia. 3D-mallinnus tehtiin Catia-järjestelmällä ja simulaatiomalli Siemens NX:llä. Mobiilirobotin ja kobotin välinen kommunikointi toteutettiin digitaalisten tulo- ja lähtöliityntöjen avulla.

Tehtävänä oli yhdistää Omronin valmistamat Adept LD-60 -mobiilirobotti ja TM12M- robottikäsi niin fyysisesti kuin ohjelmallisestikin. Projektissa mobiilirobotti kuljettaa kobotin työpisteelle, jossa se alkaa suorittamaan annettua työtehtävää. Tehtävän suoritettuaan kobotti lähettää tiedon mobiilirobotille, joka lähtee ajamaan kohti seuraavaa työpistettä.

Ohjelmoinnissa ja liittämisessä onnistuttiin, ja Dimalogin asettamat tavoitteet saavutettiin. Suurin haaste projektissa olivat aikataulut, mikä toisaalta on oppilasprojektien tarkoituskin: oppia toimimaan oikean yritysasiakkaan kanssa. Kobotin ja UGV:n littäminen siis onnistui, ja molemmille saatiin tehtyä mallisovellukset. Tällainen konsepti saatiin todennettua toimivaksi. Toisaalta nyt käytetty kobotti oli ehkä liian suuri ko. UGV:lle, jonka vuoksi laitteistolla oli suuri kaatumismahdollisuus. Laitteiden välinen kommunikointi toteutettiin DIDO-pohjaisesti (digitaalisilla tuloilla ja lähdöillä) eikä tähän väliin ollut vielä olemassa valmista rajapintaa. Jos halutaan, että UGV:n kyytiin oheislaitteita, tulisi kehittää niiden liityntämahdollisuuksia sekä mekaanisesti että ohjelmistomielessä.

Kuva 3 Projektin 3D-suunnitelmia.

Kuva 4 Valmis prototyyppi.

Projektia suunniteltiin jatkettavan, mutta syksyllä Omron julkaisi tuotteen, jossa tällainen ratkaisu on saatavilla ns. hyllystä. Myös muut valmistajat, kuten KUKA Robotics, ovat tehneet samanlaisia tuotteita. Eli tässäkin mielessä projektissa oltiin oikeilla jäljillä ja nähtiin tällaisten demotyylisten pilotointien tarpeellisuus, jossa uutta teknologiaa voidaan rohkeasti kokeilla ja nähdä sen hyötyjä ja mahdollisia esteitä/haittoja.

Jatkossa olisi mielenkiintoista tutkia eri valmistajien tuotteiden liittämistä keskenään sekä koneturvallisuutta tällaisiin ratkaisuihin liittyen. Myös todelliset teolliset hyödyt olisi järkevää selvittää.

Video 1 Video testiajoista:

Video 2 Syksyllä 2019 julkaistun tuotteen promovideo:

Lähteet

[1] Pöysti, Camilla. 2020, Lopputyö, Saatavana osoitteessa: <http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020060116034>. Luettu 10.2.2021

[2] Metropolia AMK, Digi-Salama. 2021, Verkkosivusto, Saatavana osoitteessa: <https://digisalama.metropolia.fi/teknologiat/>. Luettu 15.2.2021

[3] Omron Oy, Yritysesittely, Verkkosivusto, Saatavana osoitteessa: <https://omron.fi/>. Luettu 11.5.2021

[4] Allied Market Research, Markkinatutkimus, 2020, Verkkosivusto, Saatavana osoitteessa: <https://www.alliedmarketresearch.com/industrial-cobot-market-A06074>. Luettu 30.11.2020

[5] Markets and Markets, Markkinatutkimus, 2020, Verkkosivusto, Saatavana osoitteessa: <https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/mobile-robots-market-43703276.html>. Luettu 30.11.2020

[6] Dimalog Oy, Yritysesittely, Verkkosivusto, Saatavana osoitteessa: <https://www.dimalog.com/>.Luettu 11.10.2021