Robotyka u progu trzeciej dekady XXI wieku.Ramię w ramię w pracy, na ulicy i w chmurach
Przede wszystkim szybko rośnie liczba robotów (1). W Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i Meksyku został w ubiegłym roku pobity rekord liczby robotów wprowadzonych na stanowiska pracy. Według danych Robotic Industries Association (RIA), dostawy zrobotyzowanych urządzeń do firm amerykańskich wzrosły o 15% w porównaniu z 2017 r. Ogólnie dla trzech krajów Ameryki Północnej wzrost wyniósł 7%, czyli USA zdecydowanie przodują w robotyzacji.
Spośród nowych 35 880 robotów w firmach, 16 702 trafiło do przedsiębiorstw spoza branży automatyki w sensie ścisłym. W tym przypadku wzrost wyniósł aż 41%. Sektor dóbr konsumpcyjnych powiększył zamówienia o 50%. Co ciekawe, tradycyjny nabywca robotów, czyli przemysł motoryzacyjny, swoje robotyczne zakupy zmniejszył.
- Dane dotyczące sprzedaży i montowania robotów mówią o zainteresowaniu wykraczającym poza duże globalne korporacje - powiedział Jeff Burnstein, prezes Stowarzyszenia na rzecz Rozwoju Automatyki (Association for Advancing Automation), przy okazji ogłaszania komunikatu RIA. - Małe i średnie firmy coraz częściej używają robotów do specyficznych zadań związanych ze swoją działalnością.
W przemyśle nadchodzą coboty
W przemyśle oprócz dobrze już znanych w halach produkcyjnych robotycznych ramion nastąpić ma inwazja tzw. robotów współpracujących (cobotów). Zamiast zastępować obecnych pracowników, maszyny te współpracują z nimi, co zwiększa ogólną wydajność i efektywność (2). Chociaż większość zastosowań związanych z cobotami dotyczy przemysłu wytwórczego, znajdują one również swoje miejsce w innych gałęziach. Potencjalne zastosowania obejmują zadania związane m.in. z przygotowaniem żywności, pakowaniem, opieką zdrowotną.
W literaturze naukowej słowo "cobot" pierwszy raz pojawiło się w 1996 r., w pracach prof. Michaela Peshkina oraz prof. J. Edwarda Colgate'a z Northwestern University w Stanach Zjednoczonych. Jest zlepkiem wyrazów collaborative oraz robot. Coboty różnią się od tradycyjnych robotów przede wszystkim tym, że nie mają napędów o wysokiej mocy, czyli są pozbawione czynnika istotnie zwiększającego ryzyko niepożądanych reakcji wobec ludzi.
Wyróżnia je także obły kształt oraz zaawansowany system bezpieczeństwa (m.in. kontrola siły zderzenia czy definiowanie stref bezpieczeństwa), umożliwiający pracę w sąsiedztwie człowieka. Ponadto coboty to najczęściej zwinne i lekkie konstrukcje. Dzięki temu produkcja staje się bardziej elastyczna, ponieważ maszynę można w każdej chwili i niewielkim nakładem środków oddelegować do innego zadania. Łatwiej się ją też programuje. Interfejs jest tworzony z myślą o użytkownikach, którzy dopiero zapoznają się z robotami przemysłowymi. Najczęstszym spotykanym rozwiązaniem jest programowanie poprzez uczenie, czyli pokazanie robotowi, jakie ruchy ma wykonywać.
Serwis Business Objects określił rok 2018 jako ten "w którym coboty naprawdę weszły do głównego nurtu". Odniesiono się w ten sposób przede wszystkim do Mercedesa-Benza, gdzie uczyniono krok w stronę linii produkcyjnej zdominowanej przez coboty, w odróżnieniu od czysto zrobotyzowanych systemów. W ostatnim raporcie firmy analitycznej Interact Analysis stwierdzono, że w 2018 r. rynek cobotów wzrósł o ponad 60%. Oczekuje się, że w ciągu najbliższych czterech lat nastąpi w tej kwestii prawdziwy przełom.
Inteligentne sieci dostawcze
Pomimo powszechnych kłopotów z rozróżnianiem między robotyką a sztuczną inteligencją, często mylnie uważanych za jedno i to samo, te dwie dziedziny badawcze od dawna były oddzielone - zarówno dla zastosowań akademickich, jak i praktycznych. Przewiduje się, że postęp w obu obszarach, szczególnie przy obniżonych kosztach systemów AI, spowoduje większą integrację AI i robotyki. Będzie mieć to wpływ na tak szybko rozwijane dziedziny, jak autonomiczne pojazdy i, bardziej ogólnie, samodzielne systemy działające w wielu środowiskach.
Przykładem mobilnej autonomii automatów jest flota robotów dostawczych wdrażana przez firmę Starship Technologies, operująca m.in. w Greenwich, Milton Keynes i Glastonbury w Wielkiej Brytanii (3). Setki robotów są nastawione głównie na dostarczanie żywności, ale jeśli klienci tego potrzebują, mogą one również przewozić małe paczki.
Na jednej ulicy w Milton Keynes pojawia się dziennie 10-20 robotów, które rocznie przebywają łącznie ok. 160 tys. km. Te same urządzenia dostarczają obiady i inne materiały eksploatacyjne dla pracowników technicznych w Dolinie Krzemowej, a inne floty podobnego rodzaju testuje się już na całym świecie, w tym w Kalifornii, San Francisco i w Szwajcarii.
Robotyczne modele dostawcze to jedna z najszybciej rozwijających się dziedzin. Powstają rozwiązania zarówno dla środowisk wewnętrznych - np. robot Segway Loomo, który zajmuje się dostarczaniem poczty w biurach i w halach - jak i zewnętrznych. Uliczne autonomiczne wózki dostawcze, takie jak Nuro (4), zaprojektowane przez zespół inżynierów Google’a, dzięki oddzielnym, ogrzewanym i chłodzonym przestrzeniom ładunkowym dostarczają świeże artykuły spożywcze lub gorące jedzenie. Nuro realizuje już dostawy na obszarze Phoenix w Arizonie, gdzie jeżdżą również autonomiczne taksówki Google’a, Waymo.
Rozwija się również technika powietrznych dostaw za pomocą dronów, nad którą pracuje Amazon. Chińska firma JD.com już kilka lat temu uruchomiła tego typu usługę.
Robotyka w chmurze
Zastosowanie sztucznej inteligencji do obsługi sieci i flot robotów będzie wymagało rozwoju dziedziny zwanej robotyką w chmurze. Wykorzystuje ona zdalne zasoby obliczeniowe w celu zapewnienia maszynom większej pojemności pamięci, mocy obliczeniowej, zbiorowego uczenia się i łączności. Może to przynieść ogromne korzyści komercyjne dla wielu branż.
Na 2019 r. zaplanowano uruchomienie dwóch dużych platform tego rodzaju przez dwóch największych graczy na globalnej scenie: korporacje Google i Amazon. Google Cloud Robotics oferuje "otwarty ekosystem rozwiązań w dziedzinie automatyki" z zastosowaniem robotów współpracujących połączonych w chmurze. AWS (Amazon Web Services) RoboMaker wykorzystuje zaś szeroko rozpowszechnione oprogramowanie typu open source Robot Operating System (ROS), mające zapewnić programistom miejsce do rozwoju i testowania aplikacji. RoboMaker może być stosowany do budowy robotów, dodawania inteligentnych funkcji, symulacji i testowania w różnych środowiskach oraz zarządzania i aktualizacji ich floty.
Istnieją już sklepy z aplikacjami dla najnowszych programów narzędziowych przeznaczonych dla smartfonów oraz komputerów następnej generacji - podobne rozwiązanie wkrótce przeniesie się do robotyki. Systemy robotyczne będą mieć swoje obszary w chmurze. Zapewni to łatwy dostęp do prawie nieskończonej liczby różnych programów, pozwalając każdej maszynie na otrzymywanie dostosowanych do jej potrzeb instrukcji, co ułatwi pracę w wielu środowiskach.
Kolejnym krokiem jest upowszechnienie się "robotyki jako usługi" (RaaS). W sumie nie chodzi o żadną nowość. Dostawcy rozwiązań robotycznych, zamiast sprzedawać swoje produkty, wynajmują je lub dzierżawią wraz z rozwiązaniami informatyczno- logistycznymi. Precision Reports prognozuje na lata 2018-2022 roczny wskaźnik wzrostu tego rynku na poziomie 19,73%. Eksperci przewidują, że w 2019 r. 30% wszystkich komercyjnych aplikacji robotów usługowych będzie działało w formie modelu RaaS, pomagając użytkownikom zmniejszyć koszty wdrożenia robotów.
Do tej pory dwie z najszybciej rozwijających się gałęzi przemysłu wykorzystujące RaaS to opieka zdrowotna i produkcja. Przemysł wytwórczy jest sektorem, który inwestuje w roboty najwięcej, ale oczekuje się, że w nadchodzących latach również w opiece zdrowotnej wydatki na ten cel wzrosną. Eksperci uważają, że wzrastać też będzie poziom wykorzystania robotów w modelu RaaS w takich dziedzinach, jak magazynowanie i realizacja zamówień.
Firmy badają również koncepcję robotów modułowych, chcąc zaspokoić zapotrzebowanie na maszyny, które da się dostosowywać do indywidualnych potrzeb. Byłoby to idealne rozwiązanie dla przyszłej niestandardowej automatyzacji.
Wirtualne treningi
W połączeniu z robotyką przemysł wykorzystuje też rozszerzoną rzeczywistość i rzeczywistość wirtualną.
Rzeczywistość rozszerzona, czyli AR, oznacza włączenie grafiki komputerowej do środowiska rzeczywistego. Dzięki temu możemy np. patrzeć na budynek i widzieć nałożone na niego wizualizacje pokazujące jego historię.
Rzeczywistość wirtualna, czyli VR, oznacza komputerową symulacją środowisk 3D, która pozwala użytkownikowi funkcjonować w ich obrębie - np. poruszać się po wirtualnych światach i budować w nich obiekty.
Naukowcy z Uniwersytetu w Berkeley opracowali wirtualną platformę, która "trenuje" sztuczną inteligencję obsługującą fizycznego robota. Możliwość wirtualnej edukacji maszyn mogłaby znacznie poprawić bezpieczeństwo pracowników i produktywność fabryk. Innym przykładem jest platforma, która powstała na Uniwersytecie Nowojorskim, pozwalająca na nakładanie wirtualnych wersji prawdziwych robotów na rzeczywistość. Ma to umożliwić operatorom efektywne monitorowanie i kontrolowanie robotów w roju. W przeciwieństwie do konwencjonalnych systemów, wymagających solidnej infrastruktury i inwestycji, system ten może działać na iPadzie.
Specjaliści z meksykańskiego Uniwersytetu Technologicznego ITESM w Monterrey opracowali z kolei egzoszkielet, który wykorzystuje zarówno sztuczną inteligencję, jak i rzeczywistość rozszerzoną. AI jest używana do przetwarzania danych, jakie egzoszkielet odbiera z czujników, podczas gdy rzeczywistość rozszerzona tworzy "trasy", pomagające projektować ruchy urządzenia.
Firma produkująca drony, DJI, we współpracy z Epsonem i twórcą gier, firmą Edgybees, w zeszłym roku uruchomiła funkcję, pozwalającą użytkownikom swoich latających produktów poruszać się w środowisku AR. Jest to doskonałe narzędzie do nauki pilotażu dronem. Może jednak - podobnie jak w przypadku stacjonarnego robota - służyć również w "realu", gdy zamiast wymyślonych środowisk umieścimy w systemie dokładne mapy prawdziwych środowisk.
Mówienie w kontekście przyszłości robotyki o rozszerzonej czy wirtualnej rzeczywistości, a także o rozwoju technik chmury, sieci i sztucznej inteligencji, pozwala nam na szersze spojrzenie i dostrzeżenie kontekstu, w którym roboty będą wchodzić do naszego życia - do pracy, nauki i rozrywki. Wszystkie te obszary są ze sobą powiązane i będą coraz bardziej. To najważniejsza prognoza na bliższą i dalszą przyszłość.
