sobota , júl 14 2018
Domov / Tvoje vedomosti / Priemyselná robotika / 02 – ROS -Robot Operating System – ROS Industrial

02 – ROS -Robot Operating System – ROS Industrial

ROS-I-logo

Podľa štatistík International Robotics Federation sa v roku 2015 predalo 240 tisíc priemyselných robotov. Celkový počet funkčných manipulátorov v prevádzke sa odhaduje na 1,5 -2 milióny kusov, pričom prevažná väčšina z nich je nasadená v tradičných robotických aplikáciách ako welding, coating, material handling, čiže všade kde je potrebná vysoká presnosť polohovania, krátke výrobné cykly s čo najvyššou mierou opakovateľnosti. Aj napriek tomu, že priemyselné roboty by po konštrukčnej stránke už dnes dokázali nahradiť väčšinu monotónnej manuálnej práce a značne zvýšiť produktivitu výroby aj v malých a stredných podnikoch, ich rozšíreniu stále bráni komplikované programovanie, nízka flexibilita a vysoké obstarávacie náklady.

Obrovský potenciál, ktorý sa v rozširovaní robotizácie ukrýva bol tiež dôvodom prečo sa v uplynulých 20 rokoch na výskum a podporu robotizácie vynaložilo po celom svete značné množstvo finančných prostriedkov. Veľká časť z nich smerovala aj do vývoja inteligentných robotických výrobných buniek, skúmania možností kooperácie robot-človek, či vývoja pokročilých algoritmov riadenia. Vo vedeckej oblasti sa síce podarilo dosiahnuť pozoruhodné výsledky, no reálne sa týchto nových poznatkov do priemyselnej výroby dostalo minimum. Dôvodov je viacero, jednak je to neochota manažmentu výrobných podnikov experimentovať s inováciami vo výrobe, neexistujúce štandardy pre nasadzovanie technologických noviniek a s tým spojené problémy s certifikáciou, no taktiež chýbajúca softwarová platforma, ktorá by v oblasti pokročilej priemyselnej robotiky zjednotila vývojárské úsile. ROS-Industrial je v súčasnosti najbližšie k tomu aby touto spoločnou platformou stal.

Pôvod ROS-I

V roku 2011 kedy už bolo zrejmé, že ROS sa začína dominovať medzi open-source robotickými frameworkami, sa o neho začali zaujímať aj vývojari z oblasti priemyselnej robotiky. V ROS boli totiž už v tom čase dostupné kvalitné nástroje pre 3D sensing, automatické generovanie trajektórií či riešenie úloh inverznej kinematiky, ktoré boli mimoriadne zaujímavé aj z hľadiska riešenia problémov v oblasti priemyselnej robotiky. Kým totiž programujete štandardné robotické pracovisko, väčšinou vystačíte s už existujúcimi nástrojmi. Ak však potrebujete programovať komplexnejšiu úlohu, kde je nutné napríklad na základe dát z 3D senzorov, rozpoznávať objekty, automaticky generovať trajektórie a popritom sa vyhýbať sa prekážkam v pracovnom priestore, tu už štandardné nástroje väčšinou nestačia. Buď neposkytujú dostatočnú funkcionalitu alebo je nesmierne komplikované výsledné riešenie spoľahlivo zintegrovať.

Tím vývojárov okolo Shauna Edwardsa zo Southwest Research Institute v Texase sa dlhodobo zameriaval na pokročilé robotické aplikácie a na prelome rokov 2010 a 2011 začal hľadať cestu ako si uľahčiť prácu a využiť existujúcu funkcionalitu dostupnú v ROS aj pre potreby priemyselnej robotiky. V ROS už bolo množstvo nástrojov a softwaru k dispozícii, chýbalo iba prepojenie s priemyselným manipulátorom, ktorý by umožnil priame ovládanie robota z ROS. Jeho vývoj si vyžadoval prácu na obidvoch stranách systému, tak na strane PC, ako aj na strane robotických controllerov. Prvý funkčný ROS kompatibilný driver sa podarilo úspšne dokončiť koncom roka 2011 keď tím vývojárov zo Southwest Research Institute v spolupráci s americkým výrobcom priemyselných robotov Yaskawa-Motoman vyvinul softwér umožňujúci ovládanie manipulátorov Motoman rady SIA (video nižšie). Tým v podstate položili základy budúceho ROS-Industrial.

Open source

Každý kto má skúsenosti s priemyselnými manipulátormi vie, že tieto systémy bývajú často uzavreté, výrobcovia síce umožnia základné programovanie cez pendant, zapínanie cez digitálne vstupy, prípadne ovládanie po niektorej priemyselnej zbernici, no málokedy sprístupnia celý systém pre priame zadávanie trajektórie pohybu. Buď takéto riešenia predávajú integrované ako celok aj spolu s vision systémom alebo za rozšírenú funkcionalitu vrátane inverznej kinematiky požadujú nemalé licenčné poplatky.

Keď do tejto atmosféry v roku 2012 vstúpili SwRI a Motoman a zadarmo sprístupnili a zverejnili drivre pre svoje roboty išlo na prvý pohľad o nezmyselný krok. No veľmi rýchlo ukázal ako prelomový. V správnom čase totiž naštartoval komunitu vývojárov, ktorí sa postarali o vývoj ďalších komponentov systému a premenili túto iniciatívu na plnohodnotný open-source komunitný projekt. Samotní vývojári zo SwRI sa neskôr vyjadrili, že len za prvý rok sa im vrátilo 100 násobne viac, ako do toho na začiatku dali.

Vo veľmi krátkom čase sa ku iniciatíve ROS-Industrial pripojilo viacero výrobcov priemyselných robotov, pribudla podpora pre Universal Robots, ABB, Fanuc, Adept a KUKA manipulátory a taktiež prepojenie MTConnect bridge pre spoluprácu s obrábacími strojmi. ROS-Industrial už v prvom roku svojej existencie na viacerých príkladoch ukázal, kde sa skrýva jeho potenciál. Jedným z takýchto príkladov bola aj demonštrácia interoperabilty na veľtrhu Automate 2013 v Chicagu, kde v jednej pracovnej bunke v tesnej blízkosti spolupracovali na triedení neusporiadaných komponentov dva manipulátory rôznych výrobcov ovládané z jedného programu.

Orientácia na priemysel

V súčasnosti je vývoj ROS-Industrial je financovaný konzorciom priemyselných firiem vrátane gigantov ako Boeing, BMW, Siemens, Bosch, Ford, Cesna, a další, ktorí majú záujem túto technológiu v budúcnosti využiť vo svojich výrobných procesoch. To, že ROS-I má veľký potenciál potvrdil aj nemecký Fraunhofer IPA, keď sa v roku 2014 pridal ku SwRI ako kľúčovej organizácii, zabezpečujúcej vývoj hlavných komponentov systému. Čo všetko sa komunite vývojárov ROS-Industrial v priebehu uplynulých 3 rokov podarilo dosiahnuť,  najlepšie vystihuje nasledujúce video:

Využitie & Budúcnosť

Ak si kupujete priemyselný robot aby dookola vykonával jednu a tú istú pohybovú sekvenciu, ROS-Industrial vôbec nepotrebujete. Skutočný potenciál ROS-Industrial sa ukáže až keď je potrebné dynamicky generovať trajektórie pohybu, čiže ak máte komplikovanejšie pracovisko využívajúce kamerový prípadne iný senzorický systém. V praxi ide najčastejšie o manipuláciu s neusporiadaným objektami, paletizáciu a depaletizáciu, odihlovanie komponentov a podobne. Aj keď už existujú príklady úspešného nasadenia ROS-I do výroby, komerčnou sférou je ešte stále vnímaný najmä ako “šikovný prototyper”, čiže nástroj na rýchle zrealizovanie prvotnej štúdie. Prototyp pracoviska sa navrhne a vyskúša v ROS a v prípade ak sa osvedčí a je zaújem o jej nasadenie do výroby, väčšinou sa prepíše celá funkcionalita do štandardného jazyka robotického controllera. Aj to sa však pravdepodobne onedlho zmení, keďže cieľom vývojárov ROS vo všeobecnosti je dotiahnuť tento systém do stavu, aby mohol byť plnohodnotným a univerzálnym riadiacim robotickým systémom, akceptovaným nielen vedeckou komunitou ale aj priemyslom. Nadchádzajúca generácia ROS – verzia 2.0 je orientovaná práve týmto smerom.

Pre záujemcov ešte pripájame legendárnu prednášku technologického riaditeľa Motoman – Yaskawa Erica Nievesa z ROSCon 2013 O tom prečo by sa mali výrobcovia priemyselných robotov zaujímať o ROS a ako ROS ovplyvní budúcnosť priemyselnej robotiky v nadchádzajúcej dekáde:

 

SPOLUAUTOR VAŠICH VEDOMOSTÍ JE:

SRS_logo

Pozri taktiež:

07 – Typy čítačiek kódov (Barcodov)

Ako sme si v predošlom príspevku uviedli, delenie čítačiek kódov je nasledovné: Laserové skenery/ čítačky, Vision/ …

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *

X