2017. február: jegyzet, portré, agykutatás, tudomány, építés, vízgazdálkodás, agrárium, innováció, kiállítás/konferencia, egyetem, ipari automatizálás, it, energiagazdálkodás, zöldkörnyezet, hulladékgazdálkodás, startup, okostechnológia
2017. február 9.

Szerző:
Bogdán Zoltán

Robot után kobot

Az elmúlt évtizedekben egyik kedvenc témájuk volt a regényíróknak (Isaac Asimov: Én a robot) és a filmrendezőknek (James Cameron: Terminátor, Andy és Larry Wachowski: Mátrix stb.) az élő embertől megkülönböztethetetlen szuper intelligens robot, amely előbb fellázad, majd átveszi a hatalmat a Földön. Ez a hatalomátvétel eddig még (remélhetőleg) nem történt meg, viszont az egyre fejlettebb szórakoztató, háztartási és főleg ipari robotok valóban milliószámra álltak szolgálatba a fejlett országokban. A csendes fejlődés és térfoglalás után nemsokára igazi „robotforradalom” vár ránk: megjelentek a színen az úgynevezett együttműködő robotok, a kobotok, amelyek újraértelmezik az ember-gép viszonyt.


A robotfejlesztés alapvetően három irányba tartott az elmúlt évtizedekben. Egyrészt létrejöttek a mókás küllemű, géphangú, tornázó-táncoló, jobbára guruló humanoid robotok, amelyek tulajdonképpen gyermekek vagy felnőttek játékszerének tekinthetők, bár oktatási célokra is alkalmasak lehetnek. A családi otthonokban kezdenek teret nyerni hasznos munkát (porszívózást, fűnyírást stb.) végző robotok is. Ezeken kívül előállt a legnagyobb csoport: az ipari robotok, amelyek nélkül az elmúlt két-három évtizedben már elképzelhetetlen egy modern autógyár, elektronikai összeszerelő üzem vagy a gyógyszer- és a fémipar. (A közbeszéd gyakran szinonimaként használja az „automata” és a „robot” fogalmat, pedig nem célszerű összekeverni őket, például nem minden automatizált gyártósor tartalmaz ipari robotokat is – lásd Mi a robot? című kere­tes írásunkat.)
Főleg az ipari robotok családján belül jut majd hely az együttműködő robotoknak, de az új generációs kobotok az élet más területein is megjelenhetnek.

Mi a robot?
A kezdetleges Unimate ipari robot 1961-es munkába állása óta – a tudomány és technológia robbanásszerű fejlődésével párhuzamosan – a robot fogalma is sokszor átalakult. Az ISO 8373 szabvány szerint az ipari robot: „Három vagy több tengely mentén mozgó, újraprogramozható, automatikusan vezérelt, többcélú manipulátor, amely lehet rögzített vagy mobil.” A lényeg itt is a részletekben van, hiszen nem tekinthető önálló mechanizmusnak, tehát robotnak például az a szerkezet, amelyet rögzített módon (csapok, bütykök stb.), illetve emberi távirányítással működtetnek. A legkorszerűbb meghatározás szerint ma már inkább csak azok a szerkezetek tekinthetők robotnak, amelyek taníthatóak, munkát végeznek, szenzorok segítségével érzékelnek, adatokat dolgoznak fel, és mindezek alapján képesek saját viselkedésüket módosítani. Ráadásul más meghatározás alkalmazható a „játék” robotokra és a professzionális (ipari) berendezésekre. Ennek alapján például csak azokat a drónokat tekinthetjük robotnak, amelyeket nem joystickkel irányítanak, hanem autonóm módon képesek küldetések végrehajtására.

Programozható gyerekjátékok

Mivel fő témánk a hatalmas gazdasági potenciált rejtő inno­vatív ipari robotika, illetve a „forradalmi” kobotok világa, a háztartási, illetve szórakoztató robotokat csak röviden érintjük. Egyebek között azért is, mert üzleti jelentőségük (egyelőre) még eltörpül a nagy ipari testvér mellett – bár ez a helyzet nagy valószínűséggel meg fog változni a nem is olyan távoli jövőben.

Egyes gyártók már tizenöt éve kínálnak például otthoni, „gondolkodó” robotporszívókat (és azok nagyobb, ipari változatait), amelyek akkor is akkurátusan összeszedik a porcicákat, ha az összes széket máshová helyezem. Vagyis felismeri a kör­nyezetét, és alkalmazkodik hozzá – szemben az előre beprogramozott automata mosó- vagy mosogatógéppel. Ennek el­le­nére a 200-300 dolláros házi készülékekből ugyanúgy elég keveset értékesítenek, mint a milliméterpontos, bokrokat és fákat kerülgető robot fűnyíróból. Az emberiség valahogy még nem döbbent rá, miért is lenne feltétlenül szükség rájuk.

Az Airport Cleaning Robot nagy kapacitású portartállyal, számos tisztítókefével és motorral felszerelt nagyméretű robotporszívó. A többszörös szenzorok a lézeralapú fény- és távérzékelési technológia mellett érzékeny lökhárítókat is használnak, melyekkel az útjukba eső akadályokat mérik fel. A szimultán helymeghatározás és feltérképezés technológiájának köszönhetően a robot mindig tudja, hogy éppen hol tartózkodik. (Forrás: LG)

A robotokkal különlegesen meghitt viszonyban lévő Japánban kezdenek elterjedni azok a félig-meddig humanoid asszisztensek, amelyek bevásárlóközpontokban, pályaudvarokon vagy repülőtereken teljesítenek szolgálatot. Ők nemcsak szóbeli vagy képernyős információkkal tudnak szolgálni, de ha kell, el is kísérik a delikvenst a keresett helyszínre. A fejlett változatuk már akár otthoni asszisztensként is helyt tud állni a beteg vagy magatehetetlen emberek mellett, hiszen sok más mellett képesek bizonyos tárgyakat megfogni és a megfelelő helyre logisztikázni. Ezek ára persze már több tízezer dollár. Az elterjedt hangvezérléses „személyi asszisztensek” természetesen nem robotok, hanem egyszerű applikációk (Apple Siri vagy Microsoft Cortana), esetleg mikrofont és hangszórót tartalmazó „híradástechnikai” eszközök (Amazon Echo, Google Home) – a mögöttük lévő hálózatos tudással, megdöbbentő adatmennyiséggel és „cselekvőképességgel” együtt.

A legnagyobb piaci felfutás előtt – szinte magától értetődően – az egyre nagyobb tudású és egyre olcsóbb robot gyerekjátékok állnak. Már akár száz dollárért kaphatók programozható legók vagy olyan kis kütyük, amelyeket szín- és mozgásérzékelővel láttak el, és egyszerű programokat lehet rájuk „írni” – vagyis a kisgyerekek számára is átlátható módon egy kiegészítő képernyőn programelemeket rakosgatni.

Megjelent Magyarországon az első, kifejezetten edukációs célú humanoid robot, mely szabadon programozható. Az Alpha1 PRO nem csupán szórakoztatásra alkalmas, elsősorban oktatásra és képességfejlesztésre tervezték, általa könnyen, gyorsan és intuitív módon ismerhetők meg olyan összefüggések, melyek a digitalizáció, a programozás, a matematika vagy éppen a kibernetika területeihez tartoznak. (Forrás: MuzixGroup)

A serdülők sem maradhatnak ki a jóból: nekik az áldozatkész szülők néhány ezer dollárért olyan humanoid robotot vehetnek, amelyek ugyan semmi hasznosat nem tudnak, ám igen komoly mérnöki munka rejtőzik mögöttük. Kéttucatnyi motorral, figyelemre méltó számítási kapacitással, ultrahangos távolságérzékelővel, kamerával, mikrofonnal, integrált wifivel rendelkeznek – amíg ezt programozza az ifjú, addig sem a barátaival lóg…

Egy ultramodern robotközpont

Az Óbudai Egyetem Bejczy Antal iRobottechnikai Központja kétségkívül az ország egyik, ha nem a legmodernebb, legjobban felszerelt oktató-kutató-fejlesztő létesítménye. Galambos Péter igazgató alig titkolt büszkeséggel vezet körbe a központban, amelynek része a hallgatók előtt mindig nyitva álló, ultramodern „fab-lab”, vagyis egy kis gyártólabor is.
Ami azt illeti, van is min csodálkozni: az egyik sarokban egy százezer dollár értékű karcsú kobot várja az érdeklődőket, vele szemben pedig egy olyan, kifejezetten kutatási célú sebészrobot (Da Vinci Research Kit) terpeszkedik, amelyből világszerte mindössze 26 van a különböző kutatóhelyeken. Ez is jelzi, hogy a központ egyik legfontosabb kutatási iránya az orvosi robotika, ezen belül pedig a távdiagnosztika és a távsebészet.

A Da Vinci Research Kit kifejezetten kutatási célú sebészrobot, világszerte csupán 26 kutatóhelyen található meg, közülük egy az Óbudai Egyetem Bejczy Antal iRobottechnikai Központjában áll a hallgatók rendelkezésére.

Óriási kihívás, hogy minél több olyan autonóm sebészeti eszköz legyen a világon, amelyet az ember leginkább már csak felügyel. Az első ilyen robotsebészeti akciók valószínűleg az egyszerű, jól meghatározható vágások, metszések lesznek, esetleg az öltés-varrás, de akár a laparoszkópos kamera mozgatása is nagy segítség lesz a sebészek számára.
Kissé távolabb két nagyméretű, klasszikus ipari robotkar vagy más néven ipari manipulátor hívja fel magára a figyelmet, s bár az intézmény főleg a komolyabb robotalkalmazásokkal foglalkozik, egy közepes nagyságú, játéknak tűnő humanoid robot is nézeget felénk az egyik asztaltól. Mint kiderült, ez utóbbi gyerekjátéknak kissé drága lenne, hiszen több mint ötezer dollár az ára, viszont nagyszerűen lehet rajta gyako­rolni, fejleszteni.

Mivel ezekben a termekben egymásra talált az elmélet és a gyakorlat, az igazgatót a robotika tudományos hátteréről és a világszerte érezhető trendekről is kérdeztem. Például a kobotokról. Valóban igaz, hogy ezek az együttműködő robotok forradalmat készítenek elő a világ ipari termelésében?
– A szakemberek nem forradalmat, hanem óvatosan paradigmaváltást szoktak emlegetni, de az kétségtelen, hogy olyan nagy jelentőségű változások elején vagy közepén tartunk a robotikában, amelyre már évtizedek óta nem volt példa, és amelyek hatását még nem is igazán látjuk át. Így utólag visszatekintve kicsit furcsa is volt, hogy az 1960-as évek végétől az 1990-es évek elejéig nem volt igazi paradigmaváltás az ipari robottechnikában. A szakemberek megvásárolták az ipari robotkarokat, és felprogramozták őket az adott feladatokra, például ponthegesztésre, palettázásra, karosszérialemezek préselésére, repetitív munkákra. Ahhoz viszont, hogy az ipari robot előírásszerűen működjön, a környezet minden elemét ismerni kellett. Elengedhetetlen volt egy strukturált, fix környezet és egy acélkerítés, hiszen a gép nem érzékelte az embert, tehát nagyon balesetveszélyes volt. Ez változik meg gyökeresen a kobotok tömeges munkába állásával.

A hálózatba kapcsolt gyártásban fontos szerepet játszhatnak a segédek. Például az APAS automatikus gyártási asszisztens átveszi a megterhelő, veszélyes vagy monoton feladatokat, és úgy tervezték, hogy emberek közelében, velük szoros együttműködésben dolgozzon. Érzékelőbőre jóvoltából az automatikus gyártási asszisztens felismeri, ha egy ember túlságosan meg­közelíti, és azonnal megáll. (Forrás: Bosch)

Az új irány, amelyet igen gyakran az Ipar 4.0 környezetében értelmeznek, arról szól, hogy a robotot és az embert ne kelljen fémkerítéssel egymástól elkülöníteni. Nyugodtan dolgozhassanak egy légtérben, akár egymással fizikai kontaktusban, a működési területüket nem szétválasztva, mert többé már nem lesz veszélyes egy ember-kobot találkozás. Ne kelljen tehát ismerni a környezet minden részletét, hanem olyan programot lehessen készíteni a robotra, amely tud alkalmazkodni a folyton változó környezethez. Vegye észre a változásokat, tehát legyen rajta látóképesség, esetleg tapintóképesség, és tudjon ilyen környezetben is munkát végezni. Például könnyítse meg az emberek munkáját, mondjuk egy összeszerelő folyamatban a kobot adja az ember kezébe az alkatrészeket, szerszámokat. Vagy a nagyobb gyártósoron, ahol nehéz dolgokat mozgatnak a dolgozók, segítsenek az együttműködő robotok – mégiscsak jobb erőben vannak… Ha ezeket a robotokat mobilizálják is, vagyis felszerelik egy guruló platformra, máris közlekedhetnek a gyárban, és hozhatják, mondjuk, a csavarokat. Persze a fejlett mesterséges intelligenciája (AI) és más Ipar 4.0 megoldások révén ezt már nem is kell vele közölni, az „okos gyárban” tudni fogja, hogy hol mi hiányzik, és cselekszik. Tehát nemcsak a robotika lép majd egy nagyot, hanem az egész gyártásautomatizálás és logisztika is.

Mi a kobot?
A magyar kobot szó az angol cobot egyszerű magyarosítása. Az eredete a collaborative (együttműködő) robot szóra vezethető vissza, angol nyelvterületen kezdetben co-working vagy co-robotként is használták. Az első, kezdetleges kobotot 1996-ban hozták létre az Egyesült Államokban, de csak egy évtized múlva jelentek meg azok a szerkezetek, amelyek valóban alkalmasak voltak arra, hogy az emberrel közös térben dolgozzanak. A kobotok az úgynevezett merev automatizálás helyett a rugalmas automatizálást képviselik, ezért óriási jövőt jósolnak nekik – nemcsak a gyáriparban, hanem a szolgáltatások bizonyos területein is.

Galambos Péter a saját kobotukra mutatva folytatja a gondolatsort:
– Ez a kobot például már képes arra, hogy ha egy éles, hegyes szerszámmal hozzám ér, milliszekundom alatt megállítja a mozgását. Érzi, ha akadályba ütközik, de nem áll le, hanem igyekszik korrekt módon, „puhán” megoldani a feladatát. Egy ilyen robotot már arrébb lehet lökni emberi könyökkel, ami igencsak önveszélyes lenne egy hagyományos ipari robot esetében. Hiszen azok a szerkezetek csak akkor állnak le, ha nagyon megnőnek a motoráramok, addig mindent elsöpörnek maguk elől. És hogy miért csak most jelentek meg a kobotok, és nem két vagy három évtizeddel ezelőtt? Egészen egyszerűen azért, mert azok a technológiák, amelyek a biztonságos együttműködést lehetővé teszik, csak az elmúlt tizenöt évben fejlődtek ki. Ezeket angolul Enabling technologiesnak nevezik, magyarra talán kulcstechnológiáknak lehetne fordítani. Vagyis olyan technológiának, amely lehetővé teszi a paradigmaváltást: a számítási kapacitások és a mesterséges intelligencia robbanásszerű fejlődése, az Internet of Things, a szuperérzékeny, miniatürizált szenzorok, a felhő és így tovább. Például a mi kobotunk minden egyes csuklójában van nyomatékérzékelő, amelyet tized milliszekundumonként ellenőriz a vezérlés – erre húsz-harminc évvel ezelőtt még gondolni sem lehetett.

A kobotok képesek biztonságosan elvégezni a munkavédelmi szempontból kockázatos feladatokat is, ugyanakkor szenzoraiknak köszönhetően az emberekre semmilyen veszélyt nem jelentenek. Megjelenésük lehetővé tette, hogy a kis- és középvállalatok is automatizálják gyártásukat, kihasználhatják a robotok rugalmasságát és felhasználóbarát működését. A fejlett robotok háromdimenziós térfelismerő rendszerüknek köszönhetően könnyen, szinte azonnal alkalmazkodnak az új munkaállomásokhoz. (Forrás: Universal Robots)

A szakember igen nagy jövőt jósol a kobotoknak, és középtávon előrevetíti a felhőalapú „kobotika” megjelenését: A robotnak lesznek motorjai, szenzorai, aktuátorai (beavatkozói), minden hardveres készsége, de a szükséges „robotképességeket” felhőalapú szolgáltatásként veszi igénybe, valamely erre szakosodott szolgáltatótól.

Szolid magyar részesedés

Az oktatás és kutatás mellett legalább ennyire fontos kérdés, hogy hol tart a magyar ipar a robotizáció terén – egyrészt gyártóként, másrészt pedig felhasználóként –, és mit mutatnak a hazai trendek. A kérdésre nehéz egzakt választ adni, de a folyamatokat minden bizonnyal fel tudja vázolni egy több mint 500 informatikai, távközlési és elektronikai vállalkozást tömörítő szakmai és érdekvédelmi szövetség képviselője. Az 1989 óta működő IVSZ – Szövetség a Digitális Gazdaságért tartalomigazgatója Dojcsák Dániel.

– Nehéz lenne számszerűsíteni az ipari robotizáció hazai elterjedését, főleg azért, mert ez nem egy külön leírható trend – a robotizáció az egyéb digitális technológiák, mint a felhő, a dolgok internete, a big data és az üzleti algoritmusok közös kontextusában fejlődik. Annyit persze tudunk-tapasztalunk, hogy a magyarországi multiknál – különösen az autógyártásban – a legmodernebb ipari robotok százai dolgoznak, és ezek megjelennek a beszállítóiknál is. A kisebb cégeknél gyakran nemcsak az egyszeri bekerülési költség, hanem paradox módon a munkaerőhiány is akadályozza a robotizációt. A betanított munkásokat ugyan ki lehetne váltani, mondjuk egy ipari manipulátorral vagy netán egy együttműködő robottal, de valakinek ezt is konfigurálni, programozni vagy éppen karbantartani kellene. Márpedig az óriási informatikushiány közepette még magas fizetési ajánlattal sem könnyű ilyen embert találni. Ami pedig a termelői oldalt illeti: tudomásunk szerint jelentős iparirobot-gyártás nem folyik Magyarországon. Néhány nemzetközi cég hazai leányvállalata gyárt részegységeket, de az összeszerelés már külföldön történik. Pár hazai kis- és középvállalkozóról is tudunk, akik ipari robotokhoz és kobotokhoz is felhasználható szenzorokat vagy szoftvereket fejlesztenek és gyártanak, de értelemszerűen ezek is exportra kerülnek.

Az IVSZ átfogóan és széles távlatokban vizsgálja a hazai digitalizáció helyzetét: a legmodernebb ipari robot vagy kobot is csak egy darab vas, ha nincs mögötte az Ipar 4.0 paradigmában összegezhető tudáshalmaz. Az „analóg” gépgyártás, sőt gyáripar korszaka hamarosan lezárul, az új trend szerint a gyárak, a gépek, a termékek össze lesznek kötve. Mögöttük felhőtechnológiát használnak, rengeteg a szenzor, rengeteg az adat, terjeszkedik a mesterséges intelligencia, de ide tartoznak még a szoftvergyártók vagy éppen az adatokat szolgáltató elemzőcégek is. Az egész egy komplex rendszer, szinte lehetetlen szétválasztani az egyes elemeket, például a robotikát.
Az IVSZ erőteljesen kommunikálja a közvélemény és a po­litikai döntéshozók felé, hogy a digitális gazdaság, a digitalizáció (beleértve természetesen a robotizációt is) nem választ­ható opció, hanem technológiai-gazdasági szükségszerűség. Ráadásul már nem a távoli jövőről beszélünk, hanem az abszolút jelenről. Amit digitalizálni lehet, azt előbb-utóbb digitalizálni is fogják, mint ahogy egyik szlogenjük állítja: „a digitális az új normális”. Éppen ezért a szövetségnek fontos feladata, vállalása, hogy az informatikai és az egyéb ágazatokat összehozza, közös platformokat (agrár, egészségügy, e-kereskedelem stb.), iparági kerekasztal-beszélgetéseket, konferenciákat szervezzen és felhívja a figyelmet az iskolai oktatás digitalizációjának szükségességére.

Exponenciális jövőkép

Összegezve az eddigieket elmondható, hogy a digitális világ további terjeszkedése elkerülhetetlen. Sőt, amivel az egyik leghíresebb jövőkutató szaktekintély, a hazánkban is járt svájci Gerd Leonhard „ijesztget” bennünket: a digitális technológia fejlődése eddig lineáris volt, mostantól viszont exponenciális lesz, szinte beláthatatlan következményekkel. Ebből a gyorsuló ütemű terjeszkedésből természetesen a robotizáció-kobotizáció is kiveszi a maga részét.

Az elmúlt év adatai és az International Federation of Robotics (IFR) előrejelzései azt mutatják, hogy a vállalatok nagy lehetőséget látnak az ipari robotokban. 2016-ban 14 százalékkal több ipari robotot üzemeltek be, mint 2015-ben. Az előrejelzések alapján 2017 és 2019 között évente átlagban 13 százalékkal nő majd az értékesített ipari robotok száma. Ez azt jelentené, hogy az egységek száma a 2015 végén nyilvántartott 1 631 600-ról, 2019-re 2 600 000-re fog növekedni. A kelet-közép-európai régióban is a globálishoz hasonló, szignifikáns növekedést figyelhetünk meg. Az előrejelzések alapján öt év alatt az ipari robotok száma majdnem megduplázódik, hiszen a jelenlegi 36 113 egységről 68 100 egységre is növekedhet. Az IFR szerint az automatizálásban leginkább érintett szektorok közé tartozik az autóipar, az elektronikai összeszerelő ipar, a fémipar, illetve a gyógyszeripar. (Forrás: Universal Robots)

A félreértések elkerülése végett: a szórakoztató és háztartási robotok fejlesztése és értékesítése némileg külön pályán mozog, és (egyelőre még) a veszélytelen, könnyen kezelhető és viszonylag olcsó kobotok sem fogják leváltani a jól bevált klasszikus ipari robotokat. Tehát az autógyárakban nem fognak sajtolni, hegeszteni vagy festeni – viszont átvehetnek az embertől olyan munkafolyamatokat, amelyeket eddig még nem sikerült automatizálni. Hogy az autógyártásnál maradjunk: például a kábelkorbácsok befűzését szűk helye­kre még ma is jobban csinálja az egyszerű betanított munkás, mint a legfejlettebb robot – de nagy pénzekben lehet fogadni, hogy hamarosan ezt is „kobotizálják”. Vagy az úgynevezett „finishing” munkákat. Például egy nyomásos öntödében a kijövő alumínium végtermék általában sorjás. A „sorjátlanítás” robotizálása jó úton halad, hamarosan együttműködő robotok polírozzák az öntvényeket. Mind­ehhez természetesen igen fejlett szenzorokra és nagyon fi­nom aktuátorokra van szükség, amelyek képessé teszik a kobo­tot a finom erő- és tapintásérzékelésre. Egy felnőtt embernek például rutinművelet öt ujjal megfogni egy csatlakozót vagy vezetéket, egy robotnak viszont még óriási kihívás.

Hogy a világon mennyire jól haladnak a kobotfejlesztők, arra bizonyíték, hogy a Távol-Keleten léteznek olyan gigantikus gyártó-összeszerelő üzemek, amelyeknek többezres, sőt több tízezres előrendelésük van az együttműködő robotokra. A nagy darabszám miatt egyre olcsóbbak lesznek ezek a berendezések – és mindinkább elérhetővé válnak a kis és közepes üzemek számára is.
Vagyis a kobotok kétségkívül mélyrehatóan meg fogják változtatni a gyáripart és egy kicsit az életünket is – szerencsére nem egészen úgy, mint azt sci-fi-írók valamikor elképzelték.•

 
2017. október – Közlekedésfejlesztési különszám

2017. október – Közlekedésfejlesztési különszám

Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017

Innotéka