Működési előny – A raktárakban lévő különböző termékek automatikus összeválogatása sokáig az intralogisztika nehezebben automatizálható területei közé tartozott.

A Siemens Robot Pick AI mesterséges intelligenciára épülő képfelismeréssel határozza meg, hogyan foghatja meg a robot az akár rendezetlenül, ömlesztve tárolt tárgyakat. A technológia lehetőségeiről, integrációjáról és a gyakorlati alkalmazás szempontjairól Kordás Imrével, az XXL Mechanika Kft. gépésztervező- és projektmérnökével beszélgettünk.

MM: Milyen elemekből épül fel egy Robot Pick AI rendszer?

K.I.: A rendszer egyik legfontosabb része a Siemens mesterséges intelligencián alapuló képfelismerő szoftvere, amely a kiválogatási folyamatot támogatja. Ehhez kapcsolódik maga a robot, amely lehet hagyományos ipari vagy kollaboratív robot, valamint természetesen szükség van a termékek kezelésére alkalmas megfogóra is. A megoldás márkafüggetlenül integrálható különböző robottípusokkal. A rendszer további fontos eleme a 3D kamera. Ez mélységi információt és színes képet biztosít a szoftver számára, amely ezek alapján határozza meg a megfelelő megfogási pontot. Az egyik nagy előny éppen az, hogy viszonylag kevés hardverelemből felépíthető. Az ezen túl szükséges technika már az adott alkalmazástól, a megrendelő igényeitől és az integrátor által kialakított teljes rendszerkoncepciótól függ.

MM: Milyen feladatokra jelenthet elsősorban megoldást?

K.I.: Tipikusan intralogisztikai és komissiózási alkalmazásokra. A raktári automatizálás számos területén már régóta működnek jól bevált automatikus rendszerek, de a változatos, rendezetlenül elhelyezkedő termékek kiválogatása lényegesen összetettebb feladat. A Robot Pick AI különösen akkor érdekes, amikor a termékek ömlesztve helyezkednek el, vagy nagyon sok különböző árucikket kell kezelni, illetve a készlet összetétele dinamikusan változik. Ilyen alkalmazások az autóiparban, a gyógyszeriparban vagy az élelmiszeriparban ugyanúgy előfordulhatnak, mint például a játékiparban. A lényeg, hogy sokféle termékből kell gyorsan és rugalmasan kiválogatni a szükséges darabokat.

MM: Van méret- vagy súlykorlátja a rendszernek?

K.I.: Magának a szoftvernek ilyen értelemben nincs meghatározó korlátja. A fizikai határokat sokkal inkább a robot, a kamera és különösen a megfogó határozza meg. Integrátorként nekünk az a feladatunk, hogy az adott termékhez megfelelő robotot és megfogási technológiát válasszunk, és javasoljunk a megrendelőnek.

„A Robot Pick AI vákuumos megfogási technológiával történő alkalmazás. Emiatt egy új projekt első vizsgálati szempontjai között szerepel, hogy a kezelendő termékek vákuumkorongokkal biztonságosan megfoghatók-e. A tárgyak alakjának, helyzetének vagy egymáshoz viszonyított elrendezésének változatosságát már nagyon jól tudja kezelni a képfeldolgozó rendszer.”

– Kordás Imre, az XXL Mechanika Kft. gépésztervező- és projektmérnöke.

MM: Hogyan kezdődik egy ilyen projekt az integrátor számára?

K.I.: Amikor egy vállalat megkeres bennünket egy automatizálási feladattal, először felmérjük a helyszínt és a kezelendő termékeket, illetve lehetőség szerint azt is, hogy a jövőben milyen további termékek kerülhetnek a rendszerbe. Megvizsgáljuk, hogy a Robot Pick AI alkalmas-e az adott feladatra, és milyen robot-, megfogó- és anyagmozgatási megoldással lehet optimálisan kialakítani a cellát.

Mi mindig teljes rendszerben gondolkodunk. Nemcsak azt nézzük meg, hogyan integrálható maga a Robot Pick AI, hanem azt is, hogyan érkeznek a termékek a robothoz, hogyan történik az azonosításuk, majd miként kerülnek tovább a folyamat következő állomására. Így a koncepció része lehet a szállítópálya, a ládák mozgatása, a raktári automatizálás és számos további technológia.

MM: Mennyire bonyolult a Robot Pick AI betanítása?

K.I.: Ez az egyik legnagyobb előnye a rendszernek: nagyon egyszerű. Alapvetően azt kell meghatározni az első munkánál, hogy a kamera képén mely területen keresse a felvehető tárgyakat, valamint milyen megfogó áll rendelkezésre. Ha például egy láda mindig ugyanarra a pozícióra érkezik a szállítópályán, akkor megadjuk a láda geometriáját és azt a területet, amelyen belül a rendszer dolgozhat. Ugyanakkor amit klasszikusan betanítás alatt szoktak az ügyfelek érteni, azaz, hogy mondjuk jön egy új termék a portfóliójukba, az gyakorlatilag semmilyen betanítást nem igényel ennél a megoldásnál. Akár minden egyes megfogásnál más tárgy kerülhet a robot elé. A szoftver a rendelkezésére álló kép alapján keresi meg azt a pontot és orientációt, ahol az adott megfogóval biztonságosan felvehető a termék.

MM: Ehhez a robotot sem kell minden új terméknél újraprogramozni?

K.I.: Nem. A robot alapvetően ismétlődő mozgásokat végez. A változó elem az, hogy a ládából pontosan honnan és milyen térbeli orientációban kell felvennie a következő tárgyat. Ezt a Robot Pick AI határozza meg, és egy hat koordinátából álló végpontot ad át a robot számára. Így a megfogó nemcsak függőlegesen érkezhet a tárgyra, hanem a termék helyzetének megfelelően különböző irányokba megdöntve is. Ha új termék jelenik meg, sok esetben elegendő eldönteni, hogy a rendelkezésre álló megfogók közül melyik alkalmas hozzá. Ehhez nem kell belenyúlni sem a PLC-programba, sem új robotprogramot írni. Ez különösen fontos azokban a raktárakban, ahol gyakran változik a termékpaletta.

MM: Többféle megfogóval is működhet ugyanaz a robot?

K.I.: Természetesen. A robot automatikus szerszámcserélő segítségével meg tudja változtatni a saját megfogóját. A Robot Pick AI-ban pedig felhasználóbarát módon definiálhatók az egyes szerszámok geometriai jellemzői. Egyetlen vákuumkorong esetében viszonylag egyszerű a helyzet, de összetettebb megfogóknál több vákuumkorong is lehet egymástól eltérő távolságban vagy akár aszimmetrikusan elhelyezve. A szoftver ezt a geometriát figyelembe véve keresi meg a terméken azt a területet és orientációt, amelyre az adott megfogó megfelelően ráilleszthető.

MM: Mekkora számítási teljesítményt igényel mindez?

K.I.: A szoftver ipari PC-n fut, és a képfeldolgozás miatt a grafikus teljesítménynek jelentős szerepe van. A grafikus hardver teljesítménye a feldolgozás sebességére is hatással van. Ettől eltekintve azonban maga a rendszer hardveroldalról meglehetősen kompakt.

MM: Az üzemeltetőnek milyen szintű tudásra van szüksége?

K.I.: A felhasználói felületet úgy alakították ki, hogy a szükséges paraméterek egyszerűen módosíthatók legyenek. Egy technikus egy új termék megjelenésekor például kipróbálhatja, melyik meglévő megfogóval kezelhető megfelelően. A rendszer többször is megkísérelheti a felvételt, és beállítható, hány sikertelen próbálkozás után váltson más megoldásra.

Termékcsoportoknál ez még egyszerűbb lehet. Ha például egy adott palackhoz már rendelkezünk megfelelő megfogóval, akkor jó eséllyel egy nagyon hasonló méretű és kialakítású másik palackhoz is használható lesz. A rendszer rugalmasságának éppen az az egyik lényeges eleme, hogy nem kell minden új terméknél új betanítást indítani.

MM: Hogyan nézne ki mindez egy konkrét robotcellában?

K.I.: Egy általunk kidolgozott modellben a központi robot több ládából válogatja össze a rendeléshez szükséges termékeket, miközben további robotok cserélik körülötte a különböző árucikkeket tartalmazó ládákat. Az egyikben lehet például ásványvíz, a másikban csokoládé, a harmadikban joghurt. A rendszer a konkrét rendelés alapján ezekből állítja össze a kívánt kombinációt.

A központi robot 3D kamerával készít képet az aktuális ládáról. A Robot Pick AI meghatározza, hol található megfelelő megfogási pont, függetlenül attól, hogy például egy palack elgurult vagy egy másik termék ferdén fekszik. A robot ezután felveszi a terméket, majd egy másik kamerával a letétel előtt ismét ellenőrizhető annak helyzete. Ha például a termék az adott orientációban nem férne el a rendelési ládában, a robot a behelyezés előtt elforgathatja. Ebben a koncepcióban a teljes ciklust tekintve percenként körülbelül hat-hét termék kivétele és áthelyezése valósítható meg, de ez akár ezerkétszáz/óra is lehet. Miközben a központi robot dolgozik, a kiszolgáló robotok már előkészíthetik a következő szükséges termékeket tartalmazó ládákat.

MM: A vállalatokat természetesen a megtérülés is érdekli. Hogyan lehet ezt kiszámítani?

K.I.: Ez mindig az adott alkalmazástól függ. Meg kell vizsgálni, hány műszakban működik a rendszer, milyen élőmunkát válthat ki, illetve milyen teljesítményt várunk tőle. Egy robotizált rendszer akár folyamatosan, 24/7 üzemben is működtethető. Három műszak esetén tehát már jelentős lehet az a munkaerő-ráfordítás, amely más, nagyobb hozzáadott értékű feladatra csoportosítható át. A megtérülésnek azonban nem csak közvetlen munkaerőköltség-oldala van. Egy logisztikai központban egyre fontosabb mérőszám a reakcióidő. Ha egy éjszaka beérkező rendelést a rendszer azonnal elkezd feldolgozni, és az áru reggel hat órakor már szállítható, az komoly működési előnyt jelenthet egy olyan rendszerhez képest, ahol a rendelés feldolgozására csak később kerül sor.

MM: Milyen szerepet vállal ebben az XXL Mechanika?

K.I.: Az XXL Mechanika egy, több mint harminc éve működő mérnökiroda. Az utóbbi időszakban egyre több raktárautomatizálási projekttel foglalkozunk, de jelen vagyunk többek között az autóiparban, a gyógyszeriparban és az élelmiszeriparban is, emellett egyedi célgépes megoldásokat is készítünk. A cég a Siemens Robot Pick AI magyarországi rendszerintegrátora.

Kulcsrakész rendszerekben gondolkodunk. A munka a megrendelői igények és a helyszín felmérésével kezdődik, ezt követi a teljes rendszer egyedi megtervezése, majd a gyártás, a kivitelezés és az átadás koordinálása. A gyártásban és a szerelésben külső partnerekkel is együtt dolgozunk, de a projekt és a helyszíni szerelés szakmai irányítását mi végezzük. Így nem egyszerűen egy robotot vagy egy szoftvert integrálunk, hanem az adott logisztikai vagy termelési feladatra komplett automatizálási megoldást alakítunk ki.

www.siemens.hu, www.xxlmechanika.hu

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!