Łatwiejsze i bezpieczniejsze programowanie robotów dzięki oprogramowaniu open source
Przypadająca w styczniu 2017 piąta rocznica powstania ROS-Industrial ? projektu oprogramowania z otwartym kodem źródłowym dla automatyki przemysłowej ? zbiegła się w czasie z rozszerzeniem tego projektu na obszar Azji. Obecnie celem projektu jest zwiększenie wydajności pracy robotów oraz bezpieczeństwa ludzi.
Grupa ROS-I (ang. Robot Operating System Industrial, system operacyjny dla robotów przemysłowych) obejmuje otwartą platformę oprogramowania dla robotów przemysłowych oraz grupę roboczą założoną przez SwRI (Southwest Research Institute, stan Texas, USA, południowo-zachodni instytut badawczy). System ROS-I jest zbudowany na bazie systemu operacyjnego dla robotów ROS, który jest utrzymywany przez ogólnoświatową organizację non profit ?Fundacja Otwartego Oprogramowania Robotów? (Open Source Robotics Foundation).
Przypadająca w styczniu 2017 r. piąta rocznica istnienia projektu ROS-I została uczczona poprzez utworzenie jego oddziału w Azji, który uzupełnia organizacje istniejące w USA i Europie. Grupa w ciągu tych pięciu lat przeszła długą drogę i nie wykazuje żadnych oznak zwalniania tempa swoich prac.
? Jesteśmy zachwyceni, że wszystko wyszło nam tak jak powinno. System ROS spowodował wprowadzenie powszechnego standardu w pracach badawczo-rozwojowych nad robotami. Uważam, że dopiero zaczynamy zdawać sobie sprawę z korzyści, jakie płyną z tego dla produkcji przemysłowej i mamy wielkie nadzieje na przyszłość ? mówi Paul Hvass, kierownik programu Konsorcjum ROS-Industrial (ROS-Industrial Consortium ? RIC) na obszar Ameryki Płn. i Płd. w organizacji SwRI.
Programowanie robotów zbliżyło do siebie wiele firm o różnej wielkości i celach, aby stworzyć pojedynczy język i system, który przyniesie korzyści każdemu użytkownikowi. ? Inżynieria w oprogramowaniu typu open source jest czymś, o pracy nad czym teoretycznie byście nigdy nie pomyśleli ze względu na konkurencję pomiędzy firmami i zobowiązania handlowe. Ale świetnie, że potrafiliśmy zharmonizować i połączyć siły ? zauważa Paul Hvass. ? Coraz większa fala unosi wszystkie statki i to pomaga zwiększyć wartość automatyki dla każdego.
Zmagania automatów pick & place
W czerwcu zespół studentów politechniki w Delft, Holandia, zwyciężył w międzynarodowych zawodach Amazon Picking Challenge w Lipsku (Niemcy) z robotem, który sterowany był za pomocą oprogramowania ROS-Industrial, współpracującego z systemem percepcji opartym na technologii głębokiego uczenia maszynowego (fot. 1). Zadaniem zespołów uczestniczących w tej imprezie było takie zaprogramowanie ich robotów, aby podnosiły obiekty z pojemnika (zadanie wybierania, ang. stow task) i umieszczały je na półkach, a także wybierały obiekty ułożone na półkach i umieszczały je w pojemnikach (zadanie przebierania, ang. pick task). Roboty musiały pracować z różnymi obiektami i w nieuporządkowanym otoczeniu, co utrudniało zadania do wykonania.
Grupa rozszerza się na Azję
Podstawowym celem grupy ROS-I w 2016 r. było założenie bazy w Azji, który to kontynent doświadczył gwałtownego rozwoju robotyki w ciągu ostatnich kilku lat. Oddział grupy na region Azji i Pacyfiku formalnie został otwarty w 2017 roku i jest zarządzany przez Ośrodek Zaawansowanej Technologii Recyklingu (Advanced Remanufacturing Technology Centre ? ARTC) w Singapurze.
Singapur nie wydawał się najlepszym miejscem dla głównej siedziby oddziału na region Azji i Pacyfiku, jednak kraj ten cieszy się międzynarodową renomą ze względu na innowacje technologiczne. ? To zdecydowanie mniejszy rynek w porównaniu z Chinami, ale ma silne związki gospodarcze z wieloma krajami na całym świecie i jest czymś w rodzaju centrum ROS w regionie Azji i Pacyfiku ? wyjaśnia Paul Hvass.
Singapur, przez niektórych nazywany Szwajcarią Azji Południowo-Wschodniej, jest także głównym inwestorem w przemyśle robotów. Jak podkreśla Hvass, Singapur cechuje więcej publicznych inwestycji w robotykę w przeliczeniu na osobę, niż gdzie indziej na świecie.
Reakcja na otwarcie działalności w regionie Azji i Pacyfiku była jak dotąd bardzo pozytywna i grupa zamierza wzmocnić swoją obecność na tym obszarze. Ośrodek ARTC i Politechnika Nanyang w Singapurze (Nanyang Technical University ? NTU) gościły pełne zwiedzających warsztaty ROS-Industrial Asia Pacific w lipcu 2016 r. Natomiast wiosną 2017 r w Singapurze odbyła się Konferencja Robotyki i Automatyzacji (International Conference on Robotics and Automation ? ICRA 2017), zorganizowana przez Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE).
Rozwój technologii ROS-I Niemiecki Instytut Fraunhofera, który stoi na czele konsorcjum ROS-Industrial w Europie, przewodził też finansowanemu przez UE projektowi ReApp, w którym opracowano wsparte ontologią (ang. ontology-driven) zintegrowane środowisko programistyczne (IDE), przeznaczone do dostarczania narzędzi programistycznych dla graficznych wykresów przepływu sygnału oraz graficznych obrazów przepływu stanu. Obsługuje ono także węzły bibliotek (ang. library nodes) typu drag-and-drop, co pomaga w uczynieniu aplikacji robotów łatwymi do odnalezienia i użycia. Projekt ReApp ponadto pomaga małym i średnim firmom przemysłowym, czyniąc produkcję z wykorzystaniem
robotów intuicyjną dzięki nałożonemu na ROS programowaniu opartemu na modelach (fot. 2).
Zespół SwRI opracował wtyczkę do ROS o nazwie QT Creator, która dostarcza środowisko programistyczne z szablonami komponentów ROS. Zespół ten opracowuje też trójwymiarowe graficzne narzędzie konfiguracyjne o nazwie CAD-to-ROS, ułatwiające tworzenie i modyfikowanie łańcuchów kinematycznych.
Projekt Factory-in-a-Day (?fabryka w jeden dzień?), któremu przewodzi Instytut Robotyki Politechniki w Delft, obejmuje także opracowanie komponentów sprzętowych i programowych do opłacalnej robotyzacji fabryk przy wykorzystaniu systemu ROS-Industrial. Jednym z tematów trwających obecnie prac jest sztuczna skóra. Każda ?komórka? w skórze robota zawiera czujniki odległości, siły i temperatury oraz akcelerometr 3-osiowy, który może być wykorzystany do umożliwienia bezpiecznej współpracy robotów z ludźmi (fot. 4).
? Skóra ta jest lokalnie inteligentna i wie, gdzie wszystko się znajduje ? wyjaśnia Paul Hvass. ? Wykorzystuje sygnały do zmiany kursu i wierzymy, że będzie potężnym narzędziem do sterowania i zapewnienia bezpieczeństwa ? dodaje.
Chris Vavra, Control Engineering, CFE Media.