Superhrdinové z výroby – moderní roboty pomáhají všude

Jsou doslova všude. Máme je doma, pomáhají lékařům nebo v továrnách. Jejich svět je nesmírně rozmanitý, historie poutavá a dovednosti nadmíru zajímavé. Seznamte se s roboty ze Škoda Auto.

15. 12. 2022 Škoda svět

Robotika nebo umělá inteligence jsou pojmy čím dál používanější, přesto je s podivem, že lidstvo zatím nedospělo k jednotné definici, co je to vlastně robot. „Mně se vybaví průmyslový robot, který je pro mě denním chlebem. Slovo robot je totiž trochu jako slovo cukroví – všichni víme, o co jde, ale kdyby měl každý z nás napsat vlastní definici, rozhodně nenajdeme dvě stejné verze,“ říká Jan Čejka z týmu plánování svařoven a elektrozařízení Škoda Auto, který bude pro Škoda Storyboard průvodcem světem robotiky.

Škoda Auto využívá v závodě v Kvasinách robota k tomu, aby z přistavených palet odebíral startovací baterie a následně je dodával na linku.

Tyto stroje s trochou nadsázky můžeme označit za superhrdiny. Dokážou pracovat non-stop, neunaví se a mají nadlidské schopnosti: manipulují klidně i půl tuny těžkými břemeny. Jsou také daleko přesnější než člověk. Zvládají provádět lineární pohyby po přímce nesrovnatelně přesněji a jistěji než ten nejzručnější chirurg. V neposlední řadě je robot skvělý matematik: během chvilky zvládne přepočítat nejrůznější prostorové souřadnice, posune souřadné systémy, upraví trajektorii ramene a přesně uchopí požadovaný předmět.

Původní automatické FTS „vláčky“ nahradily pokročilejší podjezdové FTS, které dokážou zajet pod paletu, pomocí hydrauliky ji zvednou a na sobě odvezou na určené místo ve výrobní hale.

„S oblibou říkám, že robotika je královský technický obor. Snoubí se v ní všechny moderní vědecké a technické disciplíny – matematika, fyzika, programování, strojírenství a konstruování, senzorika, materiálové inženýrství nebo elektrotechnika. Zabýváte se motory? Programujete? V robotice najdete v podstatě všechno, co dnes lze na technických školách studovat. Navíc se v tomto oboru dají aplikovat vědecké výsledky, ať jde o bádání v matematice, umělé inteligenci nebo nových materiálech – to všechno se využije v konstrukci ramen, převodovek nebo vývoji maziv,“ vypočítává Čejka.

Svařování bez zásahu lidské ruky

Ve Škoda Auto pracuje přes čtyři tisíce robotů. Nejvíc automatizované je svařování, manipulace a lepení, to představuje zhruba 85 procent robotických činností. Zbylých patnáct procent technologií, které roboti ovládají, jsou činnosti jako klinčování, lemování, kartáčování nebo letování laserem.

„Robotizovat je složitější v místech, kde se zakládá nový díl do linky, a v oblasti finiše. Tam proto zkoušíme uplatňovat spolupracující roboty. Čím dál tím víc také pracujeme s takzvanými vision systémy, díky kterým postupně automatizujeme i vstup – robot dokáže vybrat správný díl z palety a sám ho uchopit,“ popisuje expert.

Zásobování obráběcích linek CNC má ve výrobě na starosti přepravní robot. Vyzvedne přepravku s náhradními díly a dopraví ji na místo určení.

Z toho vyplývá, že robotizace dává největší smysl u rutinních a především fyzicky náročných činností. Cílem pochopitelně není vzít práci lidem, ale usnadňovat ji. Člověk je u velké části pracovních úkonů nenahraditelný, rychle se rozhoduje, má jemnou a přesnou motoriku, přemýšlí. A ostatně: někdo se o roboty musí starat, udržovat je v chodu, opravovat, programovat.

Jaké roboty potkáte ve Škoda Auto?

1. Stacionární roboty

Pevně ukotvené roboty pomáhají především v průmyslu. Jejich ramena obslouží pouze určitý předem daný prostor. A právě podle typu prostoru je rozlišujeme: omezení je dáno konstrukcí robota, uspořádáním os, délkou a počtem ramen. Kartézské roboty se pohybují v kolmých osách a jejich pracovní prostor je krychle či kvádr, cylindrické roboty pokrývají pomyslný válec, sférické kouli.

Stacionární KUKA robot se nejčastěji vyskytuje ve svařovnách.

SCARA (Selective Compliant Articulated Robot Arm)

Jde o cylindrický robot, který se skládá především z rotačních os. Je malý, rychlý a přesný, proto je vhodný pro manipulaci a montáž součástek. Součástku si navíc může ještě správně pootočit.

Kloubové roboty

Nejběžnější průmyslové roboty jsou ty angulární neboli kloubové. Šestiosé průmyslové roboty se skládají ze dvou mechanických částí, které se nazývají manipulátor a zápěstí: umožňují robotu dosáhnout nejen do dálky, ale také se pomocí zápěstí stočit do požadovaného úhlu. „Nejpočetněji jsou na svařovnách zastoupeny roboty Kuka, najdete jich tu přes dva a půl tisíce. Sekundují jim roboty od japonského výrobce Fanuc, nově se uplatňuje i šedesátka robotů od švédské značky ABB. Dodavatele vybíráme podle standardů ve spolupráci s koncernem Volkswagen. Musí podporovat naše technologie, od manipulace až po odporové nebo laserové letování. Do strojů pak nahráváme vlastní softwarové knihovny. Žádný robot není jednoúčelový – každý je programově vybaven tak, aby zvládal všechny úkony,“ vysvětluje Čejka.

Typickou aplikací šestiosého angulárního průmyslového robota ve Škoda Auto je odporové svařování karoserie. Na karoserii najdeme tisíce svařovacích bodů. Každý svařovací bod je robotem proveden s opakovatelnou přesností do desetiny milimetru. Kromě toho jsou roboty vybaveny vyvažovací funkcí, která jim umožňuje přizpůsobit polohu svařovacích kleští vůči plechu a kompenzovat tak případné nepřesnosti.

2. Servisní roboty

Servisní robot je neprůmyslový pomocník, který není určený k výrobě, ale pomáhá člověku při určitých činnostech. Jinými slovy poskytuje lidem a zařízením služby – jako například robotický vysavač.

Robotický vysavač nepomáhá jenom doma, ale klidně i ve výrobě.

3. Kolové roboty

Nejsou pevně ukotvené a jejich úkolem je volně se pohybovat v prostoru na kolech nebo pásech. Liší se především v počtu použitých kol a jejich uspořádání – cílem je, aby robot dokázal překonávat nejrůznější překážky ve svém prostředí. Důležitá je také samotná konstrukce kola, například velikost a opláštění. Jelikož se robot pohybuje v prostoru, musí se řešit i jeho navigace. Robot může plnit nejrůznější úkoly – například sběr vzorků na Marsu. Tyto roboty běžně pomáhají v průmyslu. Jedná se například o AGV vozíky (Automated Guided Vehicles).

AGV vozíky automaticky přepravují například součástky na určená místa.

AGV jsou největší robotický pomocník v logistice Škoda Auto. Pomáhají s dopravou dílů ze skladu k výrobní lince. Bezpilotní vysokozdvižné vozíky zase dokáží založit paletu s díly přímo do linky. Vozík bezdrátově komunikuje s řízením linky, potřebuje dostat zprávu, že může bezpečně paletu založit.

4. Kráčející roboty

Používají ke svému pohybu nohy a nožky. Často napodobují styl chůze lidí nebo zvířat, občas se jim také říká skákající. Tyto typy pohybu jim umožňují lépe překonávat náročný terén. Největší výzvou konstruktéra je robustní a rychlý matematický aparát řídicího systému, který dokáže udržovat rovnováhu robota a synchronizovat všechny končetiny tak, aby robot nespadl nebo nezakopl. Do této kategorie patří například robot Atlas od firmy Boston Dynamics, který běhá parkur a skáče salta.

Kráčející robotický pes

Kráčející roboty nejsou v průmyslu běžná věc. Přesto na ně ve Škoda Auto můžete také narazit. V rámci projektu digitální továrny se testují různé mobilní platformy, které by dokázaly skenovat výrobní zařízení za účelem synchronizace digitálního modelu s realitou. Pro tyto účely se ve spolupráci s pražskou ČVUT ověřovala například možnost nasazení robotického psa nebo pavouka.

Robotický pavouk

5. Specializované roboty

„Poslední kategorie robotů není nijak definovaná, pro naše účely jim říkejme specializované. Patří sem roboty určené pro nějakou specifickou dovednost. Některé dokážou plavat, létat nebo pracovat v hejnu, jiné jsou malé jako atomy. Tyto nano roboty by jednou mohly například pomáhat odstraňovat nádorové buňky v lidském těle. Některé roboty se rády perou na bojišti, jiné zase pomáhají v domácnosti s úklidem,“ popisuje Čejka. Zajímavé jsou takzvané exoskelety, tedy jakési oblečky pro člověka, které dokážou zvýšit jeho sílu, zlepšit ergonomii práce, případně nahradit chybějící končetinu.

V průmyslové výrobě lze dnes potkat také drony.

„Můžeme říct, že v hejnu pracují naše roboty ve svařovně. Roboty mezi sebou komunikují a dávají si gentlemansky přednost, pokud by hrozilo, že se srazí. Roboty si vzájemně uvolňují společný pracovní prostor. Říká se tomu blokování. Mohlo by se také stát, že vám nad hlavou nějaký robot proletí. Ve Škoda Auto se testovaly autonomní drony v logistice. Stroje a manipulátory pro zlepšení ergonomie práce jsou na montáži také běžné. Do této kategorie by se daly zařadit také spolupracující roboty, které sdílí s člověkem pracovní prostor a nejsou odděleny žádnou mechanickou zábranou. Takové roboty u nás pomáhají lepit, nebo měřit rozměry dílů,“ uzavírá Čejka.

Roboti pracující „v hejnech“ se ve Škoda Auto vyskytují hlavně ve svařovně.