Robotok speciális alkalmazásokban

Automatizálási megoldások az űrhajózástól a filmiparig

2018. március 12., hétfő, 06:00

Címkék: automatizálás egészségipar filmipar ipari robot képalkotó dimenzionális mérőrendszer mezőgazdaság robot robotika robotkar űripar

Hegeszt, áthelyez, csavaroz, összeszerel: mindennapjaink szinte már elképzelhetetlenek az 1961-ben színre lépő ipari robotok nélkül. Az élet egyéb területei felé azonban csak az informatikai és a szenzor-infrastruktúra kisebb-nagyobb mértékű fejlődése után nyílt meg a robotika útja. Lássunk tehát néhány nem hétköznapi megoldást, amelyek már a közeljövőt is előrevetítik.

Űrrobotika

Az automata kutató járművek kifejlesztése a 60-as évek végén vette kezdetét, és a cél egyértelműen az volt, hogy olyan helyeken is segítsék a tudósok munkáját, amelyek az ember számára egyéb módszerekkel megközelíthetetlenek voltak. Az első automata űreszköz a szovjet Lunokhod1 távvezérelt jármű volt, amely 1970-ben landolt a Holdon. A jármű burkolata jórészt napelemekből állt, két tv-kamerát, spektrométert és egyéb műszereket vitt magával a küldetéshez. Később a NASA vált az automata űreszközök úttörőjévé. A Spirit és Opportunity nevekre keresztelt két marsjáró éveken keresztül végezte a Mars felszínének kémiai és fizikai vizsgálatát.

Az űrben a robotkaroknak nem kell nagy teherbírással rendelkezniük

A speciális alkalmazások különböző konstrukciós megoldásokat, megbízhatósági szintet és hatékonyságot igényelnek, ezért a nem gépipari célra szánt robotkarok alakja, teherbírása, mozgáskinematikája jelentősen eltérhet a gyártóüzemekben megszokott társaikétól. Kiváló példát szolgáltat erre az űrrobotika, amit annak figyelembevételével fejlesztenek, hogy az űrben nincs gravitáció. A robotkaroknak tehát nem kell nagy teherbírással rendelkezniük – ami hosszú tengelyek létrehozását teszi lehetővé –, ellenben jelentős mértékben deformálódhatnak, ami a fejlesztési irányokban is megmutatkozik.

Zöldséggyárak

A Kiotóban 2017-ben megnyílt „zöldséggyár” számított a világ legelső, termelők és gazdálkodók nélkül működő farmjának. A gyárban robotok ültetik el a salátamagokat, majd ültetik át a fejlődő zöldséget, gondoskodnak azok megfelelő fejlődéséről, a teljesen kifejlett salátafejeket pedig automatikusan a csomagolósorra helyezik, ahonnan azokat közvetlenül a helyi élelmiszerboltokba szállítják. A gazdaság naponta 30 000 fej salátát képes betakarítani. Egy hagyományos farmon egy azonos méretű termőterület kb. 26 000 növényt lenne képes befogadni, de évente csak 2-4 alkalommal rendezhetnének betakarítást.

A zöldséggyárak jelenthetik a jövő gazdálkodási modelljét

A Spread nevű japán vállalat 2006-ban nyitotta meg első beltéri élelmiszergyárát, és napjainkban már 2 000 üzletet lát el friss zöldséggel Tokió környékén. Maga a zöldséggyár tehát nem számít új keletű koncepciónak. A beltéri élelmiszergyárak sokkal kevesebb vizet használnak, mint a hagyományos mezőgazdaság, és a víz 98%-a még vissza is forgatható. A zárt környezet miatt nincs szükség növényvédő vagy gyomirtó szerek alkalmazására. Az ultrahatékony világítási rendszer megújuló energiaforrással is működhet. Mivel az éghajlatváltozás növeli a szélsőséges időjárási események – aszályok és áradások – kockázatát, a teljesen zárt környezetben sokkal megbízhatóbb termésmennyiség takarítható be. A gyár automatikusan szabályozza a hőmérsékletet, a páratartalmat, a szén-dioxid-szintet és a fényt a növekedés optimalizálásához.

A robotok munkába állítása hatékonyabbá tette a folyamatot, és egyben a gazdálkodás jövőjének a modelljét is felvázolta. A 2017-ben megnyílt üzemben a munkaerőköltség mindössze az 50%-át teszi ki a Spread korábbi gyáraihoz képest, így a saláta olcsóbban juthat el a fogyasztókhoz. A teljes automatizálás védi is a növényeket az emberek által okozott esetleges szennyeződésektől. A folyamat minden lépésének automatizálása azonban nem egyszerű feladat, így a vállalat folyamatosan fejleszti a mozzanatok egy részét, például a magok elültetését. A robotkarok és megfogók számára az is kihívást jelentő feladat volt, hogy a feladatokat gyorsan és hatékonyan, egyszersmind a kényes zöldségek károsítása nélkül végezzék el.

Filmipar

Az iparban használt gyártóberendezések a filmgyártást is megváltoztatták, és napjaink szinte minden kasszasikeréhez hozzájárul a 3D technológia vagy a robottechnika. A sikertörténet megtalálásához pedig már Magyarországról sem kell kimozdulnunk. A Színművek Kft. korábban számítógépes grafikákat hozott létre a filmgyártás számára, de az automatizálás megadta az esélyt a számítógép-alapú térformálásra is. A kezdeti technológia csak elemi, szögletes geometriák létrehozását tette lehetővé, de az első lépések – a CNC-vezérelt izzószálas habvágó géppel megmunkált expandált polisztirol keményhabtömbök – után egymást követték a térbeliség mérföldkövei.

A Hellboy2 filmben látható oszlopcsarnok 6 méteres, rúnavésetekkel borított oszlopai és két méter átmérőjű gömbjei csak CNC-technológiával jöhettek létre

Az organikus mintákat csak marással lehetett megalkotni, ehhez pedig adta magát a robottechnológia, hiszen térben nem olyan korlátozott, mint a marógépek munkatere. A stúdió által alkalmazott robot faragott már hajóelemeket vagy szobrokat az életnagyságútól az óriás méretig. Előnye a végtelen szabadság, bár egy portálmarógéphez képest a robottal létrehozott felületek kevésbé kifinomultak.

Képalkotás

A jelenlegi képalkotási technikák kiváló betekintést adnak a biológiai folyamatokba a molekulák világától a sejtméretig, de a nagyobb fenotípusok (az egyedek fizikai megjelenése, például a szemszín) azonban továbbra is nehezen illeszthetők be a kvantitatív elemzésekbe. A bőr morfológiai összetettségét és sokféleségét elemző biofizikai vizsgálatok például rengeteget fejlődnének az eredeti 3D geometria és színtextúra visszaadására képes rendszerek hatására.

A robotalapú R2OBBIE rendszer jelentősen javítja a fenotípusok mennyiségi elemzését

Ebben segít a robotkarból, a nagy felbontású digitális kamerából, a nagy intenzitású LED-ek tányérjából, illetve a legkorszerűbb 3D rekonstrukciós szoftverből álló R2OBBIE-3D integrált rendszer. A FANUC robotkarra szerelt R2OBBIE pontos 3D modelleket készít az 1–100 cm méretű élőlényekről vagy szerves anyagokról, és rövid feldolgozási idő mellett sztereo-fotometriás szkennelést lesz lehetővé. A színtextúra 15 μm-nél is jobb geometriai felbontással jeleníthető meg nagyítólencsék használata nélkül. A robotalapú R2OBBIE rendszer tehát jelentősen javítja a fenotípusok mennyiségi elemzését, és új alkalmazások felé nyitja meg az utat a biomedikában.

Egészségipar

A sebészrobotika – mint oly sok minden más – a hadiiparból terjedt át a polgári alkalmazásokra. Eredeti célkitűzése a katonák harctéren történő minél gyorsabb ellátása volt, a 2000-ben kereskedelmi forgalomba került da Vinci sebészrobot azonban forradalmasította a minimál invazív sebészeti eljárásokat. Napjaink szakemberhiányos állapota várhatóan serkentőleg hat majd a műtőkben alkalmazott robotok terjedésére is, amit eddig a robotok magas bekerülési költsége (az Óbudai Egyetemen működő robot ára újonnan 1,5 millió dollár) akadályozott.

A sebészrobotika a hadiiparból terjedt át a polgári alkalmazásokra

Hosszabb távon azonban lényegesen nagyobb luxusnak számít, ha egy képzett sebész szakorvos rutinműtéteket hajt végre, esetleg kórházak, országok között ingázik a műtétek elvégzéséhez ahelyett, hogy távolról, egy vezérlőfelületen keresztül felügyelné a sebészrobot munkáját. A robotok egészségiparban történő térhódításának alapvető célja és egyben oka ugyanaz, mint az autóiparban: az értékes emberi erőforrások helyettesítése, a műveletek felgyorsítása és végső soron a költségek csökkentése.

Képzőművészet

A moszkvai Sokolniki parkban 2017. június 19-én mutatkozott be egy interaktív robotművész, „aki” két hét alatt két képet festett impresszionista stílusban, és a munkájában bármely érdeklődő közreműködhetett. Az impresszionista stílus nem a véletlen műve: ez a művészeti irányzat Franciaországból indult, és többek között olyan nevek tették híressé, mint Monet, Pissarro, Degas vagy Renoir. Az impresszionizmus egyik legfontosabb stílusjegye a festészetben a darabos, szaggatott vonalak használata, amit egy robot könnyebben tud alkalmazni.

A FANUC robot beszkennelte a park látogatóinak ruhaszínét, és az adott színnel tett néhány vonást a vásznon. A projekt weboldalán így azt is meg lehetett tudni, hogy aktuálisan mely színek a legnépszerűbbek Moszkvában. „A robotművész egy új, nem megszokott installáció számunkra – jegyezte meg Marco Delaini, a FANUC Oroszország vezérigazgatója. – Az emberek ritkán találkoznak robotokkal a mindennapokban, ezért sokak számára egyedülálló élményt tudtunk szerezni. Az innovatív művésznek bárki segíthetett, így a végeredmény a park látogatóitól függött.”

A művészrobot betanítását egy valódi festőművész is segítette

Egy kép elkészítéséhez a robot 40 órát dolgozott folyamatosan, ezalatt 42 színben összesen két liter festéket használt el. 1 300 látogató ruháját szkennelte be, és körülbelül 20 000 ecsetvonást végzett. Nehéz feladat volt a robot beprogramozása arra, hogy úgy tartsa az ecsetet, mint Monet – erre a célra egy valódi festőművészt is meghívtak, aki sok órát töltött az ecsetvonások imitálásával, utánozva a robot mozgását. A robot – mint minden művész – érző lélek, így akár el is pusztíthatta a műalkotást, ha az nem tetszett neki.

Molnár László

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek