AUTOMATICA 2006

Počátky automatizace procesů, chápané v novodobém pojetí s využitím principů číslicového řízení, spadají přibližně už do 50. let minulého století. Prvotním cílem takové automatizace až robotizace bylo nahrazovat činnost člověka u monotónní, často se opakující činnosti, v náročných provozech nebo u zdraví nebezpečných procesů. Postupem doby se automatizace rozšiřovala do všech oborů lidské činnosti, kde jejím přínosem se stala nejen vyšší produktivita procesů, ale i jejich vyšší kvalita, nezávislá na lidském faktoru. Stálá dynamika vývoje automatizačních prostředků a pestrost jejich nabídky si v současné době vynutily pořádání i samostatného veletrhu, který by dokázal všechny etapy automatizačních procesů skloubit do přehledné nomenklatury. Tak vznikl v roce 2004 na novém mnichovském výstavišti 1. ročník mezinárodního veletrhu, který svou po všech stránkách pozitivní odezvou zavdal úvahu pro založení nové tradice těchto veletrhů. Při jejich dvouleté periodicitě se 2. ročník - veletrh AUTOMATICA 2006, koná letos už 16.-19. května. Doprovází jej i další odborné akce. Přímou návaznost mají Internacionální sympozium o robotice v kombinaci s německou konferencí Robotika 2006 a kongres ISR/Robotik 2006, které se pořádají v kongresovém centru ICM. Paralelně se ve stejnou dobu koná na výstavišti i další veletrh Ceramitec s nabídkou technologií a investičních celků v oblasti keramiky a práškové metalurgie. Přesto, že obrat prostředků automatizace a robotiky má v současné době stoupající trend - v Německu vzrostl v roce 2004 o 5 %, představovalo pro nasazování průmyslových robotů nejdynamičtější etapu období již kolem roku 1985, kdy docházelo k širokému nasazování robotů zvláště do automobilového a elektrotechnického průmyslu. Až po počáteční 90. leta minulého století narůstal počet instalovaných robotů přibližně na dvojnásobek za každé tři roky. Od poloviny 90. let zaznamenávaly statistiky ale už určitý pokles výroby robotů, způsobený postupným nasycením tradičních trhů, ovlivněný pravděpodobně i nebývale velkou nabídkou v té době volné levné pracovní síly. Že tento stav byl jenom přechodný ukázal už konec století s vývojem dokonalejšího způsobu řízení robotů, vyšším stupněm propojení s počítačovou technikou i podstatně vyšší úrovní senzorů. U robotizovaných systémů se dosahuje dnes vyšší inteligence, zjednodušuje se programování a řízení je možné uskutečňovat i na větší vzdálenost při monitorování činnosti. Daleko vyšší úloha se klade na systémy počítačového zpracování obrazu, kde nárůst obratu dosahuje v těchto letech až 20 %. Veletrh AUTOMATICA 2006 u nás nedávno představily na tiskové konferenci hned tři jeho přední činitelé. Z München Messe generální ředitel N. Bargmann a manažerka veletrhu Monika Dech spolu s ředitelem odboru robotiky a automatizace při VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) T. Brodtmannem. Z jejich vystoupení bylo potěšující konstatování dalšího růstu veletrhu, kdy oproti 1. ročníku s 566 vystavovateli bylo v době prezentace přihlášeno na letošní ročník už 720 vystavovatelů z 38 zemí, včetně České a Slovenské republiky. Tomu odpovídá i nárůst výstavní plochy, koncentrované do pěti výstavních hal. Méně potěšující jsou už statistiky VDMA o vybavenosti jednotlivých zemí průmyslovými roboty, tzv. hustotě robotů, tj. počtu robotů na 10 000 zaměstnanců ve zpracovatelských oborech. Tady je na prvním místě Japonsko s hodnotou hustoty robotů 329, v Evropě pak Německo se 162 roboty. Česká republika, o které máme představu jako o prosperující zemi se současně deklarovaným hospodářským růstem přes 6 %, vykazuje tento údaj hustoty jen ve výši 12 robotů, což je značně vzdálené i evropskému průměru s 85 roboty. Překvapivě nízký podíl robotizace je ale i v USA s hustotou 69 (statistiky za rok 2004). Automatizace neznamená samozřejmě jen roboty, ale přesto je údaj hustoty robotů dostatečně vypovídající o její úrovni a zároveň i o pohledu na hodnotu pracovní síly v jednotlivých zemích. Jiným zajímavým statistickým údajem je evropské porovnání nových robotických instalací, kde v roce 2004 připadlo na německý trh celých 46 %, na Itálii 19 %, na Francii a Španělsko po 10 % . Někde v pozadí je Česká republika s 0,6 % evropské poptávky. Tento údaj může být ale do určité míry zkreslen metodikou vykazování, kdy značná část našich podniků patří zahraničním společnostem. Silná pozice Německa ve výrobě i užití automatizovaných a robotizovaných systémů - jen výrobců senzorů je zde na osm set - je i samozřejmým ideovým garantem veletrhu AUTOMATICA. Zázemí veletrhu dotváří vedle řady špičkových průmyslových podniků a výzkumněvývojových ústavů se sídlem v bavorské metropoli i Centrum robotiky při Technické universitě v Mnichově. Přestože předchozí uváděné statistiky o stupni zaváděné automatizace nevyzněly pro naši republiku právě nejlépe, zdá se, že na poli výchovy budoucích špičkových odborníků je už situace příznivější. Automatizace výrobních procesů a robotizace je u nás předmětem studia prakticky na všech vysokých školách technického směru, stačí např. jmenovat Ústav výrobních strojů a mechanismů na pražské ČVUT, Laboratoř teleprezence a robotiky na VUT v Brně, katedru robototechniky na VŠB v Ostravě nebo Laboratoř robotiky Technické university v Liberci. I u nás jsou už profesionální pracoviště, která se zabývají analýzou výrobních technologií, návrhem automatizovaných systémů i dodávkami špičkového SW a HW, včetně kompletních robotizovaných pracovišť. Jádrem veletrhu AUTOMATICA jsou především prostředky pro automatizaci výrobních procesů, od senzorů k aktuátorům, od jednodušších automatizačních prostředků až po důmyslné manipulátory a roboty, vyhodnocovací a řídicí technika, a nad tím vším systémy průmyslového zpracování obrazu. Právě u nich nastává zásadní posun nazírání na jejich efektivitu, kdy ještě před pár lety se jevily jako nákladné a složité při programování. Přínosem jsou tu zvláště systémy s inteligentními snímači obrazu na bázi kamer s integrovaným procesorem pro další elektronické zpracování a vyhodnocení obrazu. Snímače obsahují většinou prvky CMOS nebo CCD a výrobci je dnes obvykle dodávají i s programovým vybavením a technickou podporou včetně dálkové diagnostiky. Pokud jde o průmyslové roboty, lze pak na veletrhu očekávat u základní kinematické angulární struktury obvyklou pohybovou kombinaci rotačních a translačních mechanismů a pohybového systému zápěstí, kde vývoj pokračuje cestou zvětšování rozsahu funkčních možností, včetně úrovně dynamických parametrů. Reakcí na požadavky vyšší přesnosti technologických operací a na vyšší výkon u robotů je ale už i častější vývoj druhé skupiny robotů, s odlišnou koncepcí kinematické paralelní konfigurace. Ta svým uspořádáním dává při srovnání s konvenčními konstrukcemi robotů vyšší tuhost, není zde téměř namáhání na ohyb, přesnost polohování je až 0,002 mm a vyšší jsou hodnoty rychlosti i zrychlení. V koncepci strojírenské výroby pak realizační systémy směřují k zavádění určité úrovně pružné automatizace a ke vzniku multitechnologických systémů, dovolujících sdružování technologií. V současné době přicházejí v rámci takového systému v úvahu např. kombinace přesné výroby polotovarů, tepelného zpracování a dokončovacího obrábění nebo různé operace tváření, svařování a povrchových úprav či přesného odlévání a dokončovacího obrábění. Veletrh AUTOMATICA seznámí s novými projekty automatizace i pro odlišný rozsah výroby, než na který jsou zvyklé větší podniky s velkosériovou až hromadnou výrobou. Zajímavý je v tomto směru společný projekt předních evropských výrobců průmyslových robotů, tzv. SME robot. Pod tímto označením se skrývají výzkumné práce čtyřletého období na vývoji robotu pro střední podniky, na kterých se podílí firmy ABB, Comau, Kuka, Reis a Güdel a řada dodavatelů jednotlivých komponent. Koordinátorem projektu je Fraunhofer Institut pro výrobní techniku a automatizaci IPA. Projekt by měl posílit úroveň a konkurenceschopnost Evropské unie jako celku a dát šanci malým a středním podnikům pro zavádění odpovídajícího stupně automatizace i v podmínkách časté obměny výroby. Současná studie projektu vytypovala pro prvotní aplikaci prozatím na 230 000 zájemců. Tím, že veletrh staví především na automatizaci výrobních procesů, nijak samozřejmě neustupuje do pozadí význam automatizačních prostředků a robotů pro jiné než průmyslové účely. Na veletrhu budou mít rozsáhlé zastoupení i servisní roboty a ukázky užití robotů i v jiných oborech, včetně medicíny, která je v poslední době středem zájmu předních vývojových pracovišť robotizační techniky. Nakonec s roboty a odpovídajícími speciálními senzory se mohou při operacích setkat už i naši pacienti pražských nemocnic Na Homolce a Vojenské ústřední nemocnice ve Střešovicích, kde se robotů užívá při miniinvazivní chirurgii. Servisních robotů je dnes už obrovské množství, co do smyslu užití i provedení. V této skupině se představí i roboty s konstrukcí antropomorfního, víceprstého chapadla, připomínajícího svým tvarem a funkcí lidskou ruku. Podobně jako lidská ruka manipulují s předmětem. Ovládání takového chapadla je přes pneumatické pohony nebo elektropohony, přičemž v poslední době dochází k využití i technologie umělých svalů. Tyto svaly představují pružiny z materiálu s tvarovou pamětí SMA (Shape Memory Alloys), který mění svůj tvar účinkem teploty. Slitiny s tvarovou pamětí - nejčastěji užívanou je slitina s 55 % niklu a 45 % titanu, mají schopnost zapamatovat si i určité komplikované stavy a ty střídavě zaujímat při ohřevu nebo ochlazení a přitom konat i mechanickou práci. Do budoucna se jeví otázka, zda by nebylo vhodné zaměřit se obecně u servisních robotů z hlediska zájmu uživatele na jejich modulární koncepci, která by lépe odpovídala jejich provozu a údržbě. Tím, že letos zanedlouho započne v Německu fotbalové mistrovství světa, věnovala se řada domácích výrobců servisních robotických systémů vývoji speciálních kontrolních a hlídacích robotů, které by pomáhaly udržet pořádek jak v hledišti stadionů, tak i mimo ně. Zdá se, že pro praktické nasazení budou vybrány roboty vznikající ve spolupráci firem Robowatch, Draeger a Diehl-BGT s napojením na bezpečnostní systém Siemens. Atraktivní svým vzhledem je zvláště pásový robot Orfo-Mosro, s rychlostí pohybu 4 km/h. S 240 různými senzory a kamerovou výbavou je schopen rozpoznat různé jevy, identifikovat kouř, plyn, pohyb i za tmy či přes zeď. Podezřelé osoby vyzve ve 24 jazycích k otisku palce, pokud tak neučiní, vyvolá optický a akustický poplach. Jakým směrem půjde obecně další vývoj automatizace, včetně robotů, ukáže až samotný veletrh a jednání konferencí. Jeden ze zajímavých směrů předvádí už nyní známý japonský výrobce kloubových robotů firma Fanuc. V konkurenci podobných výrobců vychází vstříc zájmu zákazníků novou kombinací celého robotizovaného pracoviště, kde robot, vlastní technologický prostředek, který je s robotem spřažený, i základní software jsou z jedné firmy. Takové pracoviště bývá technologicky lépe připravené už od výrobce, pro zákazníka znamená snadnější přípravu k zavedení technologie i vhodnější servisní podmínky. Fanuc započal s touto nabídkou u laserových robotizovaných pracovišť, kde pro tento záměr vyvinul i vlastní průmyslové lasery, a některé typy robotů pak speciálně upravil s vedením pro optický kabel, přivádějící laserový paprsek do laserové hlavice, upevněné na pracovním ramenu robotu. Přes vlastní aplikační software je laser řízen od řídicího systému robotu. Příkladu Fanucu, i když v opačném směru, následoval i známý výrobce laserů firma Trumpf, který na bázi Nd:YAG i CO2 laserů vytváří i kompletní automatizovaná pěti- a šestiosá centra pro svařování a řezání, včetně nasazení už i vlastních kloubových robotů. A nakonec je tento trend patrný i u firmy Cloos, která pro svařovací pracoviště MIG/MAG a WIG je výrobcem jak kloubového robotu, tak i vlastního svařovacího ústrojí. Určitou novinkou, která se na veletrhu představí pravděpodobně v expozici Fraunhofer Gesellschaft, je v některých případech sbližování práce průmyslového robotu přímo s činností člověka, což doposud z bezpečnostního hlediska nebylo přípustné. Pro některé přesné montážní technologie, kde je vyžadována vzhledem ke křehkému a přitom velkorozměrovému materiálu i lidská obsluha, ukázalo se přece jen vhodné najít kompromis, který by dovolil vzájemnou sounáležitost člověka s robotem. Na člověka přechází spíše usměrňování robotu nebo manipulátoru, který přebírá větší díl fyzické námahy. S takovou pracovní sounáležitostí, kdy robot je nazýván kobot, s odvozením od slova robotická kooperace, začali pro montáže dveří a čelních skel automobilů u firmy General Motors. Na obdobné myšlence pracují za podpory Spolkového ministerstva pro vzdělání a výzkum BMBF Fraunhofer Instituty IPA a IPK v rámci projektu Inter-Manual. Při tempu rozvoje robotů a robotizovaných pracovišť, ke kterému nyní dochází i v důsledku všeobecného nedostatku odborných pracovních sil, přibývá k novým požadavkům na roboty stále více požadavek na jejich pružnost, integrovatelnost do výrobního procesu i schopnost rychlé adaptace na změněné podmínky. Rekonfigurovatelnost je orientována jak na kinematiku manipulátoru, zápěstí chapadla a uchopovací elementy, tak i na programovou stavbu a svým záměrem podporuje myšlenky na vyšší efektivnost pracovního procesu už zmiňovaným sdružováním technologií do multitechnologických systémů. Veletrh AUTOMATICA 2006 je jedním ze stěžejních mnichovských průmyslových veletrhů a lze předpokládat, že jej navštíví i řada našich zájemců. Při přípravě cesty jim může poskytnout řadu užitečných služeb brněnská s.r.o. Expo- Consult+Service (604 45 Brno, Příkop 4, tel./fax: 545 176 159, www.expocs.cz, která Mnichovské veletrhy zastupuje v České republice. . /jš/