Siirry sisältöön
Transvalin Teollisuuspalveluiden kehityspäällikkö Markku Viljanen: Mobiilirobottien käytettävyys paranee konenäöllä

Asiakkaillamme on kasvavaa kiinnostusta tuotantoa tehostavia robottiratkaisuja kohtaan
Mobiilirobotit ovat perinteisesti vaatineet tiukasti standardoidun toimintaympäristön. Uusi innovaatio mahdollistaa niiden toiminnan muuttuvissa tiloissa.

Robots on Road

Transval on ollut tiiviisti mukana Jyväskylän ammattikorkeakoulun (JAMK) innovatiivisessa Robots on Road -robotiikkahankkeessa. Hankkeessa Transvalin päähuomio kiinnittyi  mobiilirobottien konenäköön perustuvaan paikannustekniikkaan, joka mahdollistaa mobiilirobottien huomattavasti nykyistä joustavamman ja monipuolisemman käyttöön monenlaisissa teollisuusympäristöissä.

Olemme testanneet vuodesta 2017 alkaen erilaisia mobiilirobottiratkaisuja. Yksi keskeisimmistä havainnoistamme niiden käyttökelpoisuudesta on ollut se, että perinteinen konepajaympäristö ei sovellu nykyisille mobiiliroboteille sellaisenaan, Transvalin kehityspäällikkö Markku Viljanen.

Asiakkaillamme on kasvavaa kiinnostusta tuotantoa tehostavia robottiratkaisuja kohtaan, Viljanen sanoo.

Epästandardit ympäristöt ongelmana

Syynä on se, että tilat muuttuvat jatkuvasti. Myös lavat tai roskasäiliöt, joita robottien pitäisi hakea, eivät ole aina täsmällisesti samalla paikalla.

Mobiilirobotit edellyttävät standardiympäristöä, jossa tietty osuus robotille määritetystä toiminta-alueesta pysyy aina vapaana. Asiakkaidemme ympäristöt ovat harvoin sellaisia. Eri toimintojen tilantarpeet muuttuvat jatkuvasti, ja dynaaminen layout jolla voidaan tähän vastata, ei taas sovellu täysin mobiiliroboteille, Viljanen sanoo.

Transval testasi muun muassa robotin toimintaa varaston ja tuotannon välillä. Hankaluuksia ilmeni, kun paikka, johon materiaali tuotiin ei ollutkaan aina vapaana tai haettava materiaali ei ollut ennalta määrätyllä paikalla.

Tarkempaa paikannusta konenäöllä

Yhteistyö Jyväskylän ammattikorkeakoulun (JAMK) Robots on Road -robotiikkahankkeessa yhdisti Viljasen ja projekti-insinööri Aleksi Kuosmasen. Kuosmanen ehdotti Viljaselle idean, että konenäkö voisi ratkaista mobiilirobottien paikannusongelma.

Kuosmasen innovaatio perustuu siihen, että mobiilirobotin omalle järjestelmälle annetaan tieto alueesta, minne sen pitää mennä tekemään halutut toimenpiteet ja konenäkö tarkentaa kyseisellä alueella täsmällisesti esimerkiksi jäteastian paikan.

Konenäkö ja robotiikka ovat kiinnostanut minua automaatio-opinnoissani eniten. Siksi lähdin tutkimaan näiden yhdistämistä Robots on Road -hankkeessa, Kuosmanen sanoo.

Asiakkaiden kiinnostus robottitekniikkaan heräsi heti

Transvalin asiakkaat ovat jo nyt olleet hyvin kiinnostuneita uuden robottitekniikan soveltamisesta, ja he ovat olleet valmiita pilotoimaan sitä omissa tuotantoympäristöissään. Uutta tekniikkaa halutaan tehostamaan tuotantoa ja nopeuttamaan materiaalivirtojen käsittelyä.

Sekä vanhojen tilojen uudistushankkeissa, että täysin uusien tuotantotilojen suunnitteluhankkeissa otetaan aina huomioon, kuinka älykkäästi liikkuvilla mobiiliroboteilla voitaisiin tehostaa tuotantoa”, Viljanen sanoo.

Näin se toimii

Mobiiliroboteille ei ole ollut aiemmin tarjolla tarkkaa sisäpaikoitusjärjestelmää. Jamk:ssa on kehitetty vuosia konenäköä, joka nyt valjastettiin mobiilirobottien paikannukseen. Kuosmanen kertoo, miten tekniikka toimii.

Teimme roska-astioiden kanteen markkeriksi led-valolähteen, joka osoitti konenäköjärjestelmälle myös astian suunnan. Konenäkökameran valotusaika asetettiin niin lyhyeksi, että se alivalotti kuvasta muun paitsi roska-astian markkerin. Näin saimme kameran tunnistamaan astian. Järjestelmän ei siis tarvinnut tunnistaa roska-astiaa vaan markkeri.

Konenäköjärjestelmää ei liitetty mobiilirobotille alisteiseksi toimilaitteeksi vaan itsenäiseksi toimilaitteeksi. Näin tehtiin siksi, että mobiilirobotti oli kehityshankkeessa liitetty jo aiemmin Transvalin IoRT-alustaan (Internet of Robotic Things). Tähän alustaan oli helppo liittää myös konenäköjärjestelmä, jonka dataa hyödynnettiin mobiilirobotin ohjaukseen.

Meillä on eri paikoissa käytössä bluetooth-pohjaisia järjestelmiä, sensoriratkaisuja ja kutsupainikijärjestelmiä. Niiden rinnalle etsimme ratkaisua, jossa teollisuuslaitosten anturidatan perusteella voisi ohjata robottia. Konenäköjärjestelmä automatisoi robotin toiminnan niin, ettei työntekijöiden tarvitse siihen puuttua, Viljanen sanoo.

Runsaat mahdollisuudet jatkokehitykseen

Järjestelmän jatkokehityksessä Kuosmanen näkee mahdollisuuksia suuremmissa tiloissa kuin konenäkökameran tässä hankkeessa käyttämä metri kertaa puolentoista metrin alue. Toinen kehityslinja voisi olla muiden sisäpaikannusteknologioiden kuten bluetoothia käyttävän Quuppa RTLS -järjestelmän hyödyntäminen mobiilirobottien kanssa.

3D-kameran käyttö on kolmas alue, jota kehitämme. Olemme saamassa kameran, jonka kantama on kymmenen metriä ja sillä päästään paikannuksessa senttimetritarkkuuteen.

Toistaiseksi kehityshankkeissa on keskitytty siihen, miten mobiilirobotti saadaan haluun kohteeseen. Seuraava vaihe on tutkia, miten robotti voi ottaa esimerkki roska-astian mukaan. Siinä vaihtoehtoina ovat aktiivinen robottikäsi, joka voidaan integroida robottiin tai pelkkä passiivinen koukku, jolla astia napataan mukaan.

Lisää käyttöalueita mobiiliroboteille

Kuosmasen mukaan hankkeen isoin etu on se, että sillä on murrettu mobiilirobottien perinteinen kankea ja rajoittunut toiminta.

Robottien oma järjestelmä sietää noin kymmenen sentin muutokset paikoissa, mutta jo tällä nyt tekemällämme konenäköjärjestelmällä päästään metri kertaa puolentoista metrin toiminta-alueeseen, jossa voi tapahtua muutoksia.

Transval on ottanut konseptin tyytyväisenä vastaan ja lähtee kehittämään sitä omassa liiketoiminnassaan. Tavoitteena on käynnistää yhteisiä jatkokokeiluja asiakkaiden kanssa. Asiakkaillamme on kasvavaa kiinnostusta tuotantoa tehostavia robottiratkaisuja kohtaan, Viljanen sanoo.

Lue lisää teollisuuspalveluistamme
Lue lisää digitalisaatiosta teollisuudessa Industry 4.0

alkuun