PIAP: Co-botyzacja i roboty mobilne. Jaka przyszłość czeka robotykę w Polsce?

Niedawno minister Mateusz Morawiecki na łamach „Rzeczpospolitej” opublikował artykuł pt.: „Złapać robota za rogi” i wyraził swoje przekonanie, że czas położyć w Polsce duży nacisk na robotyzację. „PIAP jest do tego przedsięwzięcia wręcz predysponowany. Chcemy podejmować wszechstronne działania, integrując bardzo wiele kierunków rozwoju współczesnej techniki od sterowania, przez sensorykę, aż po napędy wykorzystywane do pracy robotów. Nasza wiedza w zakresie aplikacji tych technologii jest ogromna, dlatego kierunek rozwoju nakreślony przez premiera Morawieckiego to dla nas wielka szansa” – mówią w rozmowie z „Polskim Przemysłem” dr. inż. Jan Jabłkowski, zastępca dyrektora ds. Innowacji i Rozwoju w PIAP, oraz Łukasz Wojtczak, pełnomocnik dyrektora ds. Aplikacji Przemysłowych.

Zacznijmy może od tego, jak według panów wygląda rynek automatyki przemysłowej w Polsce? Czy jest coś, na co warto zwrócić szczególną uwagę?
Łukasz Wojtczak: Polski rynek pod względem nowoczesności i jakości stosowanych rozwiązań jest jednym z przodujących w Europie. Ma na to wpływ zainteresowanie robotyzacją, które w ostatnim czasie ciągle rośnie. Na co zwrócić uwagę? Kierunkiem, który kilka lat temu był jeszcze w powijakach i przebijał się do świadomości bardzo powoli, bez żadnych zastosowań praktycznych, jest co-botyzacja.

Co to takiego?
Ł.W.: To współpraca robota z człowiekiem – ramię przy ramieniu. Jest to absolutna nowość na rynku, aczkolwiek większość liczących się producentów robotów ma w swojej ofercie takie robotyczne ramię, czyli manipulator.

Obecnie rozwiązania dotyczące co-botyzacji są zarezerwowane dla robotów o najmniejszych udźwigach rzędu kilku kilogramów. To z pewnością nie zmieni się jeszcze przez dłuższy czas z uwagi na bezpieczeństwo pracownika. Każdy ma świadomość, że robot niosący np. 500 kg i pracujący obok człowieka stwarza zagrożenie niewspółmiernie większe niż robot, który dźwiga kilka kilogramów. Mimo tych ograniczeń należy podkreślić, że jest to kierunek, w którym robotyzacja będzie podążać. Możemy wyobrażać sobie różne wariacje tego postępu. Należy do nich pozbawienie stanowisk zrobotyzowanych ogrodzeń stałych, a w zamian utworzenie kontrolowanych stref, w których może się znaleźć człowiek. Dzisiejsze systemy kontroli są w stanie rozpoznać wejście pracownika w obszar zabroniony i poszczególne jego strefy.

Jak to działa?
Ł.W.: Posłużę się przykładem: dla strefy I robot tylko zwalnia swoje ruchy, by po przekroczeniu przez operatora granic strefy II całkowicie wstrzymać pracę. Do tego celu mogą być stosowane niemal seryjne rozwiązania, w odpowiedni sposób zaopatrzone i zaprogramowane. Dla tej metody ograniczeniem pozostaje stosowana technologia, np. w procesie spawania to nie robot jest zagrożeniem, ale sam proces, a w szczególności światło łuku spawalniczego.

Ogólnie obserwowany postęp to nie rewolucja, ale stopniowe doskonalenie. Oczywiście, przez ostanie kilkadziesiąt lat nastąpił ogromny skok w zakresie dokładności i powtarzalności robotów. Zminimalizowano rozmiar i wagę manipulatorów, maksymalizując jednocześnie zasięg i ciężar przenoszonych przez roboty ładunków. Na rynku pojawiły się rozwiązania przeznaczone do zastosowań nietypowych, np. roboty malarskie o nieco wygładzonej trajektorii ruchu, roboty spawalnicze wyposażone w pakiety programowe do współpracy ze źródłami spawalniczymi, roboty do prac w warunkach podwyższonych temperatur, o wysokich dokładnościach, do prac w kontakcie z żywnością i inne. Na tym polu odnotowuje się postęp w konstrukcjach robotów. Jednocześnie coraz łatwiejsze staje się programowanie robotów.

Do pewnych nowości, niestety nadal niezbyt popularnych i posiadających pewne ograniczenia stosowanych technologii, można zaliczyć próby związane z programowaniem trajektorii ruchu ramienia robota przez fizyczne prowadzenie go za nadgarstek, np. za pomocą zestawu czujników. Robot w takim wypadku wiernie odtwarza zadaną trajektorię ruchu. Ma to zastosowanie szczególnie w procesach jednostkowych, takich jak malowanie, nanoszenie kleju, pianek itp. Trwają również prace nad rozwiązaniami polegającymi na umieszczeniu robotów przemysłowych na ruchomych platformach, gdzie manipulator na hali produkcyjnej sam się przemieszcza do kolejnych stanowisk pracy. W tej chwili to aplikacje testowe, ale pozwalające na prowadzenie badań i rozwój produktu.

Jan Jabłkowski: Roboty wyszły z hal fabrycznych i linii produkcyjnych do środowiska, w którym porusza się człowiek. Przykładem są roboty specjalne, którymi posługują się policja, wojsko, straż graniczna. Każda osoba, która korzysta z lotnisk w Polsce, może zauważyć, że właściwie na wszystkich są roboty produkcji PIAP, które służą do rozpoznawania porzuconych walizek, np. poprzez prześwietlenie rentgenem. To wyjście poza hale fabryczne i znalezienie się robotów w środowisku człowieka przekłada się na to, że roboty będą stosowane chociażby w górnictwie, leśnictwie czy w rolnictwie. W Polsce praca rolnika nadal jest tania, ale na świecie owoce, np. porzeczki, zbiera się za pomocą robota. Jeśli agrokultura ma być naszym mocnym atutem w handlu zagranicznym, w relacjach z naszymi partnerami, to wcześniej czy później musi dojść do robotyzacji. Roboty będą wykonywać (i czasem już wykonują!) prace niebezpieczne. U nas na elewacjach wysokościowców wiszą znakomici alpiniści, ale gdzie indziej zastępują ich zrobotyzowane urządzenia, które nie są produkowane w wielkich ilościach. To jest nisza dla Polski. Powinniśmy szukać swojego miejsca tam, gdzie właśnie tworzy się konstrukcje nieprodukowane masowo.

Z rzeczy, które są dosyć nowe, chociaż pewne pomysły były już obecne 25 lat temu, należy wymienić techniki wytwarzania addytywnego, czyli te, w których dodaje się materiał, a nie go ujmuje. Klasyczna obróbka polega na ścinaniu, przycinaniu, wierceniu itd., tworzeniu w materiale ubytków o kształcie, który ostatecznie przybierze postać części będącej celem obróbki. Natomiast techniki addytywne, najczęściej znane jako druk 3D, polegają na dodawaniu warstw materiału jedna po drugiej w taki sposób i tak długo, aż powstanie kształt części zamierzonej przez konstruktora. Ta dziedzina rozwija się niesłychanie szybko. Jeszcze kilka lat temu technologia 3D służyła do wytwarzania modeli. Obecnie jest już możliwe tworzenie elementów konstrukcyjnych. To powoduje, że jeżeli jakaś część się zepsuje, a jej ściągnięcie z serwisu z drugiego końca świata trwałoby długo i wymagało przestoju, to można dużo szybciej wykonać taki element na drukarce. To rewolucja w łańcuchu dostaw. Przed techniką 3D i technikami addytywnymi stoi ogromna szansa.

Panie doktorze, zaintrygował mnie pan tematem robotów mobilnych dla górnictwa. Pracują panowie nad czymś takim?
J.J.: Owszem. Realizujemy projekt, w którego efekcie powstaje robot mogący poruszać się w środowisku z zagrożeniem metanowym. To jest przyszłość. Zainteresowanie tego rodzaju konstrukcjami jest bardzo duże, ale nieco hamowane ograniczonymi możliwościami finansowymi. Na szczęście mamy w tym zakresie mocnego partnera, czyli KGHM. Otóż w polskich kopalniach miedzi problemem jest to, że złoża zalegają stosunkowo głęboko. To z kolei rodzi liczne konsekwencje. Jedną z nich jest wysoka temperatura – powyżej 40°C – niesprzyjająca działalności człowieka. Dlatego pracujemy wspólnie z KGHM nad mobilnym robotem, który zastąpi człowieka w tych trudnych warunkach. Pomysł polega na tym, żeby człowiek pozostający np. w kabinie, gdzie panują w miarę korzystne warunki, mógł sterować robotem. To przedsięwzięcie bardzo skomplikowane. Trzeba też dodać, że niebezpieczne prace kopalniane to jedna z tych dziedzin, w których polska robotyka powinna się w najbliższych latach znacznie rozwinąć.

To kiedy ujrzymy robota górnika zastosowanego w praktyce?
J.J.: Przed nami droga od pomysłu, poprzez próby modelowe i prototypy, aż do produktu. Myślę, że to kwestia kilku lat wspólnej wytężonej pracy inżynierów, kolegów z KGHM i Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG.

Ciekawe… Czyli jednak w Polsce można zainteresować kogoś robotyzacją, której efekty poznamy za kilka lat?
Ł.W.: PIAP zajmuje się automatyzacją i robotyzacją procesów. W zakresie automatyzacji procesów produkcyjnych można dostrzec pewną zmianę w postawie krajowych przedsiębiorców. Ze względu na wzrost wynagrodzeń pracowników i bardzo częste wyjazdy za granicę coraz większe znaczenie dla ciągłości procesów i utrzymania odpowiedniej jakości produkcji ma organizacja procesów, która pozwoli utrzymać jak najwyższe parametry. Poza widoczną troską przedsiębiorstw o pracownika na pierwszy plan wysuwa się również zainteresowanie systemami automatyzacji i robotyzacji produkcji. Biorąc pod uwagę powyższe czynniki wydaje się, że sytuacja na rynku powinna się stabilizować z delikatną tendencją zwyżkową. Parametrem relatywnie dobrze opisującym poziom krajowej robotyzacji jest gęstość robotów na 10 tys. osób zatrudnionych w przemyśle. O ile np. w Niemczech wskaźnik ten wynosi 161 (i trzeba jasno powiedzieć, że jest jednym z najwyższych na świecie), o tyle w kraju niedawno przekroczył zaledwie 22. Potencjał wydaje się spory, ale raczej będzie rozłożony w czasie i bazować może np. na indywidualnym imporcie robotów używanych.

A jakie w tej chwili są największe projekty realizowane przez PIAP?
J.J.: W tej chwili projekty realizowane dla polskich odbiorców mają wartość od kilkuset tysięcy do nawet trzech milionów złotych. Największe zlecenia realizowane w niedawnej przeszłości przez PIAP, aczkolwiek formalnie w tej chwili już zamknięte, to projekt dla Unii Europejskiej na kwotę 20 mln euro i projekt krajowy, mający budżet około 70 mln zł. Tak duże zlecenia pokazują, że firma, dla której mam zaszczyt i przyjemność pracować, jest zdolna do wykonania i koordynacji bardzo dużych przedsięwzięć naukowo-badawczych, w których bierze udział wielu partnerów (w obu tych wypadkach ponad dziesięciu), i w których długa i żmudna praca musi być starannie nadzorowana i rozliczana, tak by mogła być zakończona z sukcesem.