Robotikai trendek és előrejelzések 2023-ra, 1. rész

Bevezetés

Az elmúlt öt évben azt tapasztaltuk, hogy a robotok fejlődő technológiából számos vállalkozás nélkülözhetetlen eszközévé váltak. Az elmúlt két évben felerősödtek az olyan robottechnikai trendek, mint a mesterséges intelligencia (AI=Artificial Intelligence) integrációja, a mindenütt jelen lévő IoT-használat (Internet of Things=A dolgok internete), eközben pedig az olyan kihívások, mint az ellátási lánc megszakadása, a munkaerőhiány és a COVID-19 világjárványtól való félelem, mind-mind hozzájárultak a robotok gyártása iránti kereslet növekedéséhez. Általános vélemény, hogy a robotautomatizálásra való átállás fel fog gyorsulni a hagyományos és az új iparágakban is. A robotautomatizálás kulcsa a mobilitás és a rugalmasság.

A feltörekvő robotikai trendek kielégítik az ipari automatizálás, a digitalizáció és a fenntarthatóság iránti növekvő keresletet. Az automatizált irányított járművek (AGV) és az autonóm mobil robotok (AMR) automatizálják az anyagmozgatást a raktárakban. A kobotok a gyártási műveletek során az emberek mellett végeznek válogatási és elhelyezési feladatokat. A robotikai szektorban jelentős beruházás zajlik többek között a drónok, a humanoid robotok és a robotizált kiberbiztonság terén is.

A robotika kulcsfontosságú szerepet játszik nemcsak a gyártás területén, hanem olyan társadalmi kihívások kezelésében, mint a demográfiai változások, a fenntarthatóság, az egészség és a jólét, az élelmiszertermelés, a közlekedés és a biztonság. A robotok már most is életmentő eszközökként szolgálnak a műtétekhez, intelligens rehabilitációs trénerekként a lábadozók számára, figyelmes őrökként és mentőkként a környezet és az emberi életek védelmében, valamint megbízható mozgatóként mindenféle logisztikai területeken; ezért szerepük, hatásuk és az emberekkel való interakciójuk csak nőni fog. A jövő robotja mobil, együttműködő és intelligens.

Autonóm mobil robotok (AMR) 

Az AMR-ek (Autonomous Mobile Robots) iránti kereslet hihetetlen ütemben nő az e-kereskedelem növekedése, a gyártás növekvő automatizálása, a munkaerőhiány és az áruk tömeges személyre szabása miatt. Az AMR hardverek piaci értékét 2017-ben csak 0,88 milliárd euróra becsülték, most az előrejelzések szerint 2022-ben már eléri a 6,17 milliárd eurót. A becslések szerint a mobil robotokhoz szánt szoftver önmagában további 2,64 milliárd euróval növeli az AMR hardverek piaci értékét.

Az autonóm mobil robot egy olyan típusú robot, amely képes megérteni a körülötte lévő környezetet és önállóan mozogni benne anélkül, hogy egy kezelő közvetlenül felügyelné őt vagy egy előre meghatározott úton haladna. Az AMR-ek kifinomult szenzorkészletet, mesterséges intelligenciát, gépi tanulást és számításokat használnak az útvonaltervezéshez, hogy pontosan navigálhassanak környezetükben leválasztva a vezetékes áramellátásról. Mivel az AMR-ek kamerákkal és érzékelőkkel vannak felszerelve, ha a környezetükben való navigálás során váratlan akadályt tapasztalnak, például egy leesett dobozt, akkor olyan navigációs technikát alkalmaznak az ütközés elkerülésére, hogy lelassítanak, megállnak vagy áttervezik az útvonalukat, és tovább folytatják a feladatukat.

Bár sok tekintetben hasonlítanak az automatizált irányított járművekhez (AGV=Automatic Guided Vehicle), az AMR-ek sok szempontból különböznek tőlük. A különbségek közül a legnagyobb a rugalmasság: az AGV-knek sokkal merevebb, előre beállított útvonalakat kell követniük. Az AMR robotok megtalálják a leghatékonyabb útvonalat az egyes feladatok elvégzéséhez, és úgy tervezték őket, hogy együttműködjenek a kezelőkkel, például a komissiózási és válogatási műveletekben.

Amellett, hogy számos feladatot képesek önállóan elvégezni – például a készletszintek szkennelését vagy a hűtőszekrények hőmérsékletének mérését – valós idejű adatokkal is szolgálhatnak a vállalkozások számára. Ezek az ismeretek segíthetik a cégek vezetőit a feladatfolyamatok egyszerűsítésében, és ezáltal növelhetik a  hatékonyságukat, termelékenységüket és bevételeiket.

Nézzünk példákat az AMR-ek használatára. A raktári AMR-ek szkennereket tartalmaznak a készletszint monitorozása és az anyagkezelés automatizálása miatt, hogy meg tudják akadályozni a készletek kimerülését. Az AMR-ek egyes részegységeket és alkatrészeket is nagy távolságokra tudják elvinni a gyárakban, ezzel felgyorsítják a műveleteket, és megóvják a dolgozókat a nehéz kocsik mozgatásától. Ezenkívül az autonóm fertőtlenítési képességük révén a műhelyek és a kórházak takarításában is alkalmazzák őket. Az AMR-eket a vendéglátóiparban is használják, valamint élelmiszerek és áruk szállítására szállodákban és éttermekben.

Lássunk néhány konkrét példát is. Egy startup cég anélkül automatizálja az anyagmozgatást, hogy megváltoztatnák a raktár infrastruktúráját. Az AMR-ek 2D és 3D fényérzékelést és távolságmeghatározást (LIDAR=Light Detection and Ranging=lézer alapú távérzékelés, ami a kibocsátó eszköz és valamely visszaverő felület távolságának meghatározásra szolgáló módszer), mélységkamerákat (két kamerát használnak az egyes tárgyak távolságának meghatározásában, amik különböző perspektívából látják az adott tárgyat) illetve IoT-t is használnak az akadályok azonosításához, meg az önálló navigációhoz.

Egy amerikai cég önálló kézbesítő robotokat használ szállításra. Viselkedésalapú kontextuális navigációt követnek, hogy pontosan és önállóan tudjanak mozogni az emberekkel, tereptárgyakkal zsúfolt területeken. A robotok lehetővé teszik az élelmiszerek, italok, vagy egyéb áruk érintés nélküli kiszállítását, amit a járdára vagy beltéri környezetbe helyeznek el. Ezekkel a robotokkal tudják kezelni az éttermek és kiskereskedelmi üzletek a munkaerőhiányt, valamint csökkentik a szén-dioxid-kibocsátást azáltal, hogy nem járműveket használnak áruszállításra.

VIDEO: 

Együttműködő robotok, a kobotok

A kobotok vagy együttműködő robotok fejlett érzékelőkkel és szoftverekkel rendelkeznek, amelyek biztonságos viselkedést biztosítanak az emberek körül, ellentétben a hagyományos ipari robotokkal. A kobotok általában gyorsabbak és hatékonyabbak, mint az emberi alkalmazottak, monoton és veszélyes munkákat vesznek át, ezzel lehetővé teszik az emberi munkaerő számára, hogy értékesebb feladatokra tudjon összpontosítani. 

A kobotok elsősorban a karvégi szerszámozhatóságuk során (EOAT=End of arm tooling) közvetlen interakcióba lépnek olyan alkatrészekkel jellemzően a robotkar végén, amivel különböző összeszerelési feladatokat tudnak végrehajtani, például alkatrészhegesztést vagy csavarbehajtást illetve furat fúrást. Az EOAT speciális funkcionalitást ad egy robotnak, ami rugalmasan változtatható a különböző alkalmazások igénye szerint, vagy akár egyidejűleg több gyártási folyamat lebonyolítására is alkalmassá tehető. Számos különböző típusú EOAT létezik: megfogók, hegesztőpisztolyok, nyomatékérzékelők, anyageltávolító szerszámok, ütközésérzékelők, szerszámcserélők, gripperek, csiszolószerszámok, stb. A markoló lapátok nagyon népszerű EOAT-végszerszámnak számítanak a robotoknál, mivel a „pick and place” pakoló alkalmazások az automatizálás elsődleges célpontjai, és a robotok megfogási képességei jelentősen fejlődtek az elmúlt években. Meghajtásuk elektromosan, hidraulikusan, mechanikusan vagy pneumatikusan történik. Mindig az adott feladat határozza meg, hogy éppen milyen típusú EOAT-ra van szükség. Jelenleg a pneumatikus EOAT-k bizonyultak a legnépszerűbbnek, mivel könnyen integrálhatók és nagy teljesítményűek. 

Ezek a végszerszámok teszik lehetővé a robotok számára, hogy adaptív és nagy pontosságot megkövetelő feladatokat végezhessenek el, amiknek automatizálása korábban túl komplikáltnak tűnhetett. Ezek a fejlett eszközök felhasználóbarát kialakításuknak, intuitív programozásuknak, beépített biztonsági funkcióiknak és a már-már az emberi érintéshez hasonló érzékelésüknek köszönhetően olyan együttműködő alkalmazásokat segítenek megteremteni, melyek során az emberi alkalmazottak és a robotok biztonságosan, egymás közvetlen közelében dolgozhatnak. Ezeket a flexibilis és rendkívül sokoldalú eszközöket zökkenőmentesen lehet számos gyártási környezetbe integrálni. Akárhogy is vélekedünk, az EOAT-képességek fejlődése párhuzamos a robotképességek fejlődésével. Az EOAT egy robotrendszer fontos része. Ez adja a robot funkcionalitását, tehát ahogy az EOAT fejlődik, úgy fejlődik a robotika is.

Az ilyen robotok nehéz anyagokat, például fémeket, műanyagokat és egyéb olyan anyagokat emelnek fel, amelyek kockázatot jelentenek az emberi munkaerőre nézve. Ezenkívül a kobotok kiegészítik a már meglévő gyártósorokat, hogy segítsék az emberi alkalmazottakat. A kobotokkal működő gyártósoroknál minimális a termelési leállás, amikor más csatolmányokhoz kapcsolódnak. A kobotok alkalmazása az egyes iparágakban hozzájárul a munkavállalók biztonságának növeléséhez és a teljesítmények javulásához. Ezenkívül még segítenek a munkaerőhiány leküzdésében is.

Nézzünk tényleges példákat a kobotokra. Egy amerikai startup olyan mesterséges intelligenciával működő EOAT-t épített, ami egy hattengelyes kobot. Ez többek között a fröccsöntést, a hőkezelést, az ultrahangos hegesztést és a tamponnyomást automatizálja. A kobot automatikusan vált a feladatok között előre programozott sorrend szerint, tehát ezáltal alkalmas az időben kötött sorrendben zajló gyártási műveletekre. Ezek a funkciók lehetővé teszik a gyártók számára a termelés hatékonyságának és minőségének javítását.

Egy  dél-koreai startup cég kobot által végzett biztonsági elemzést kínál. A cég mesterséges intelligencia (AI) segítségével elemzi az emberek mellett dolgozó robotok ütközésbiztonságát. Lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy biztonsági tanúsítvánnyal rendelkező robotokat fejlesszenek ki és működtessenek biztonsági kerítések vagy érzékelők felszerelése nélkül. Ezzel gyártási költségeket takaríthatnak meg, és jelentősen javíthatják a dolgozóik biztonságát.

VIDEO: 

Robotika mint szolgáltatás (RaaS)

A robotok fejlesztése és karbantartása költséges és időigényes folyamat. Sok vállalat, különösen a kisvállalkozások nem tudják a működésükbe integrálni a robotikát a fenti korlátok miatt. Ez a probléma viszont már nem létezik. Mostantól a vállalatok élvezhetik az RPA-t a Robots-as-a-Service (RaaS) modelleken keresztül, ami előfizetésen alapuló üzleti modellt biztosít a cégeknek a robotika kiaknázására. A robotika mint szolgáltatás (RaaS) egy felhőalapú számítástechnikai egység, amely megkönnyíti a robotok és a beágyazott eszközök zökkenőmentes integrációját a webes és felhőalapú számítástechnikai környezetbe.

Ez a megközelítés lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy igény szerint béreljenek robotokat, ami lehetővé teszi számukra a változó piaci feltételekhez való alkalmazkodást. Ezenkívül a felhőalapú robotika lehetővé teszi a szolgáltatók számára, hogy gyorsan frissítsék a meglévő konfigurációkat, és valós idejű adatok alapján javítsák a teljesítményt. Ezek az előfizetésen alapuló modellek gyakran tartalmaznak elemzést, felügyeletet és megelőző karbantartást is, további előnyük a gyors skálázhatóságuk, valamint a platformok folyamatos adaptálása az aktuális igényekhez valós idejű követelmények alapján.

A robotika mint szolgáltatás (RaaS) gyorsan növekszik, egyes előrejelzések szerint 2026-ra 1,3 millió RaaS-t fognak telepíteni, ami 34 milliárd dollár bevételt jelent. 

Azok a cégek, amelyek szolgáltatásként regisztrálnak a robotokra, roboteszközöket bérelnek és felhőalapú előfizetéses szolgáltatást vesznek igénybe ahelyett, hogy azonnal megvásárolnák a robotokat, elkerülhetik a tulajdonjoggal kapcsolatos fejfájást, pontosabban szólva egy drága berendezés kifizetését és a felmerülő karbantartási problémák kezelését. Az alacsonyabb belépési költség lehetővé teszi a kis- és középvállalkozások számára, hogy a gyakran költséges kezdeti beruházások nélkül profitáljanak a robotikából.  Mivel a robotok meglehetősen drágák, évekbe telhet, mire a vállalatoknak megtérül ezen befektetésük. Tehát az ár az egyik oka annak, hogy a RaaS ma nagyon vonzó. A RaaS azt is lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy gyorsan és egyszerűen reagálhassanak a változó piaci feltételekre és az ügyfelek igényeire. Megjósolhatóbbak lesznek ezáltal a költségek és kevesebb tőkét szükséges befektetni az induláskor, így a kisebb cégek is versenyképesek maradhatnak. A RaaS-nek köszönhetően a robotautomatizálás előnyeit a kis- és középvállalatok is kamatoztathatják. Vannak még problémák, amikkel még meg kell küzdeni a  RaaS szolgáltatás értékesítése kapcsán, mint például a hardverek testreszabása, hogy a robotok hasznosak legyenek az egyedi igényekkel rendelkező vállalatok számára is. Az alapplatform konzisztens lehet több objektum esetében, de adaptációkra lesz szükség a robotoknál, melyeknek a létrehozására hosszabb időt kell szánni, tehát ez többe is fog kerülni. 

Nézzünk meg néhány létező példát az RaaS-re. Egy horvát startup cég ipari padlótisztító robotokat kínál RaaS-előfizetés alapon. A cég takarítórobotja utángyártott alkatrészekből készül a költséghatékonyság és a körkörös gazdasági gyakorlat (összesített fogyasztás csökkentése, újrahasznosítás, újrafelhasználás, a hulladék csökkentése) fenntartása érdekében. A robot önállóan navigál és automatizálja az olyan folyamatokat, mint a mosófolyadék vagy a víz feltöltése. Ez lehetővé teszi a kisvállalatok és a raktárak számára, hogy csökkentsék a kézzel végzett munkát és a takarítás idejét, ezáltal a dolgozóik más fontos feladatokat tudnak ellátni.

Egy amerikai vállalat robotokat kínál épületek őrzésére, ami a cég szerint 65 százalékkal olcsóbb, mintha ember-biztonsági őrök őriznék a helyiségeket. A robotok által gyűjtött adatokat a mesterséges intelligencia (AI) algoritmusainak (számítások sorozatai, amelyeket egy probléma megoldására vagy egy adatkészlet elemzésére használnak) segítségével elemzik, és ezáltal javíthatják a biztonsági eljárásokat az épületben.

A Kuka, ipari robotok és gyárautomatizálási rendszerek német gyártója, nem elégszik meg azzal, hogy csak robotokat kínál bérbeadásra; hanem Smart Factory as a Service kezdeményezést indítanak el, hogy ügyfeleiknek lehetőséget adhassanak teljesen robotizált, automatizált üzemek bérbevételére.

Drónok

A dróntechnológia nagy utat tett meg azóta, hogy az 1970-es években mint katonai technológia jelent meg a színen először. Noha a pilóta nélküli légijárművek (UAV=Unmanned Aerial Vehicle) technológiáját eredetileg katonai műveletek során használták, főleg bombatámadásokra, az UAV technológia az elmúlt évtizedben jelentősen fejlődött, és számtalan olyan felhasználása is van már, ami sokkal több hasznot hoz, mint amennyi kárt okoz. A drónok valódi értéket teremtő lehetőségei végtelenek.

Napjainkban az UAV-kat számos iparágban hasznos innovációként használják. A drónok új lehetőségeket nyitnak meg az iparban és növelik az olyan iparágak hatékonyságát, mint például a bányászat, a tengeri kikötők, az olaj- és gázipar. Hihetetlenül erős, sokoldalú ipari szerszámokká váltak, amelyek rengeteg féle alkalmazást képesek használni. Az iparági szakemberek egyre gyakrabban használnak drónokat az ipari folyamatok javítására és optimalizálására, valamint a működési hatékonyság növelésére. A szinte korlátlan adatgyűjtési és -elemzési képességeik számos iparág számára teszik értékessé az automatizált drónokat. A drónok egyedülállóan alkalmasak légi adatok rögzítésére, ezzel lehetővé téve a gyors és zökkenőmentes adatgyűjtést, amely elősegíti a megalapozott üzleti döntési folyamatok meghozatalát. Az automatizált drónrendszernél nincs szükség drónkezelőre, ezért hatékonyabb a működtetése, és közben gyors hozzáférést is biztosít a rutinszerű, gyakori és valós idejű adatokhoz.

Az automatizált drónokat az olaj- és gázipari létesítményekben biztonsági, megfigyelési, katasztrófaelhárítási és infrastruktúra-ellenőrzési célokra használják. A tengeri kikötőkben a drónok térképezési, felmérési feladatokat hajtanak végre, valamint figyelik a kikötőket és segítséget nyújtanak a forgalomirányításban. A bányászati ​​műveleteknél a drónok felhasználhatóak a készletezési területek felmérésekor, a zagytározók területén, és az ellenőrzésekkor, mivel egész területeket tudnak gyorsan áttekinteni és nagy felbontású képeket készíteni róluk. Ezeken kívül egészségügyi felszereléseket szállítanak vagy élelmiszereket nehezen megközelíthető helyekre, e-kereskedelmi termékeket szállítanak vagy a mezőgazdasági drónok nyomon követik a termést egészen a vetőmagtól a betakarításig, figyelik a szarvasmarhák mozgását, valamint pontos helyre szállítják a növényvédő szereket és a növényi magvakat. A drónok vertikális fel- és leszállás (VTOL= vertical take-off and landing) technológiát alkalmaznak, ezért szűk helyeken hatékonyan használhatók. Ez a képességük lehetővé teszi sürgősségi szolgáltatások nyújtását természeti katasztrófák és világjárványok idején. A drónok hasznosakká váltak az emberi élet számára az innovációk hatására. A mesterséges intelligencia drónokba való integrálása a funkcióikat és jellemzőiket sokoldalúvá tette. A gépi tanulási rendszerek fejlesztése és a mesterséges intelligencia integrálása lehetővé teszi a drónok pontosabb reakcióját az összetett parancsokra, valamint a precízebb szenzorok és szkennerek 3D kompozitok létrehozását teszik lehetővé. 

Lássuk példáinkat. Egy amerikai startup cég drónokat gyárt termények feltérképezéséhez. Valós idejű légifelvételeket készítenek, hogy közeli képet nyújtsanak a növényekről, a gyomokról és a talajról. Ez lehetővé teszi a gazdálkodók számára, hogy felgyorsítsák a terméselemzést, segítve ezzel a gazdaság irányítását és a terméshozam maximalizálását.

Egy török startup vállalat drónokat biztosít az építkezések távoli irányításához. A startup drónja számítógépes látás segítségével rögzíti a földrajzi adatokat. A cég felhőplatformja ezután létrehoz egy 3D-s digitális „ikertestvért” az építkezésről, hogy megkönnyítse az elemzést, a minőségellenőrzést és a költségvetés ellenőrzését. Ez lehetővé teszi a projektmenedzserek számára, hogy nyomon tudják követni az építkezés előrehaladását, és adatvezérelt döntéseket hozzanak.

VIDEO: 

---

Folytatás a további robot trendekről és a jövő évi előrejelzésekről cikkünk második részében. 

Gyakori kérdések

---

Mi az autonóm robotok (AMR) 3 fő jellemzője?

Egy autonóm robothoz három kulcsfogalom tartozik: észlelés, döntés és cselekvés.

Mik a hátrányai az autonóm robotok használatának?

A mobil robotok egyik fő hátránya a teherbírásuk korlátozottsága.  Az AMR-ek lassan mozognak, és mivel nem vezetékes az áramellátásuk, ezért az akkumulátor töltési idejét figyelembe kell venni a munkavégzésük során. Az AMR-eknek magas követelményeik vannak a felhasználási területtel szemben, nem tudnak bárhol dolgozni.

Hogyan működik a robotika, mint szolgáltatás (RaaS)?

Egy vállalat licencet vásárol egy ipari vagy szolgáltató robothoz. A bérlő vállalat nem birtokolja a tényleges robotegységet vagy az azt működtető technológiát. Ehelyett a bérlő cég számára engedélyezik a robot használatát, amiért rendszeres RaaS díjat fizet. A robot használatának díjait és egyéb feltételeit a robotikai szolgáltató cég és a robotot bérlő cég közötti szerződés rögzíti.

Milyen területeken használható a Robotics-as-a-Service szolgáltatás?

A RaaS modell többféle felhasználásra adaptálható. Például raktári komissiózó robotok, ipari robotok, biztonsági műveleteket végző  robotok, az autóiparban és a mezőgazdaságban dolgozó robotok. A robotflották jellemzően helyettesíthetik az emberi munkaerőt, ezáltal nő a munkavégzés sebessége és a termelékenység, miközben alacsonyan tartható a munkaerőköltség.

Mennyi ideig működnek a kobotok?

A kobot meghajtókat legalább 35 000 órás élettartamra tervezik. Ez körülbelül négy és fél év folyamatos működésnek felel meg, ami a valóságban sokkal több éves használatot jelent, mivel nem állandóan működnek a kobotok.

Mit jelent az EOAT, ha robotokról beszélünk?

Az EOAT (End of arm tooling) a robottechnológia kulcsfontosságú eleme, egy robotkar végére helyezett alkatrész, például egy hegesztőpisztoly a robothegesztő rendszeren.

Működhetnek a drónok esőben?

A drónok általában nem időjárásállóak, azonban nemrég egy angol cég beruházott egy olyan drónba, amely zord időjárási körülmények között is képes működni, tehát esőben is.

Mennyi ideig tudnak repülni a drónok?

A piacon kapható magasabb kategóriás drónok maximális repülési ideje 25-30 perc között van papíron, de a valóságban a legjobb drónok is maximum 20-25 percig repülnek. A kisebb és olcsóbb quadcopterek körülbelül 10-15 percet vagy kevesebbet tudnak repülni.

Mekkora a súlyuk a drónoknak?

A hobbi szintű drónok mérete kb. 0,1 kilogrammtól 4,5 kg-ig terjed. A piacon kapható 100 dollár érték alatti drónok közül sok jóval 0,25 kg alatt van, ami a drón regisztrálásához szükséges minimális súly.

További blog cikkek

• A 6. ipari forradalom: az intelligens gyártás felvirágzása
• Hogyan lesz otthonunk okos és intelligens?
• Robotikai trendek és előrejelzések 2023-ra, 2. rész
• Milyen szoftvernyelveket használnak a programozható logikai vezérlők
• Mi a különbség az automatizálás és a robotika között?
• Az automatizálás előnyei és költségei
• A kiskereskedelmi automatizálás
• Mit kell tudni a PLC- programozásról?