Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Robotický operační systém ROS míří z akademické sféry do průmyslu

Klasická robotika vznikla z potřeby na­hradit rutinní lidskou práci strojem. Pro tento účel byly (a z velké části dosud jsou) konstruovány průmyslové roboty. Umožňu­jí rychle, přesně a neúnavně vykonávat opa­kovanou činnost. Jsou řízeny jednoduchým programem běžícím v cyklu a programu­jí se podobně jako PLC. Na tomto principu se dlouhá léta nic neměnilo, přestože byly roboty hardwarově rozvíjeny – byly rychlej­ší, dostaly více os, a tím i stupňů volnosti, původní sériové komunikační rozhraní na­hradil Ethernet.

 
Podstatná změna přišla, jako ostatně kaž­dá úspěšná inovace, v okamžiku konjunkce dvou základních podmínek: byly k dispozici potřebné technické prostředky v podobě mi­niaturních výkonných a rychlých počítačů a objevila se poptávka po autonomních ro­botech. Zpočátku v armádě, později v civil­ních záchranných složkách a v současnosti již i v komerční sféře. Příkladem může být idea společnosti Amazon doručovat zásilky pomocí robotických droidů.
 
Zdálo by se, že průmysl za tímto trendem zaostává a stále využívá roboty jen k odstra­nění lidské dřiny. Ale i průmyslová robotika prošla několika inovačními skoky, z nichž nejpodstatnější přišel v okamžiku, kdy robo­ty dostaly zrak prostřednictvím kamery a sys­tému počítačového vidění (obr. 1).
 
Takové inovace však vyžadují i zásadní proměnu řídicího systému robotu. Objevily se např. roboty s řídicí jednotkou založenou na PC. Často však původní PLC v robotu zůstalo pro řízení základních polohovacích funkcí, je ale podřízeno počítači s mnohem větším vý­početním výkonem.
 
Software moderního autonomního robotu vykonává mnoho složitých procedur, které za­jišťují např. autonomní bezkolizní pohyb ro­botu v pracovním prostoru modelovaném vir­tuální realitou vypočtenou na základě zpraco­vání obrazu z kamer (obr. 2). Vznikla potřeba takové úlohy specifické pro robotiku unifi­kovat a propojovat mezi sebou. Proto byl v roce 2007 ve Stanford Artifi­cial Intelligence Labo­ratory založen projekt ROS – Robotic Opera­ting System. V současné době tento projekt spra­vuje velká nekomerční komunita a jeho výsled­ky jsou k dispozici pod licencí GNU.
 
Přes svůj název ROS vlastně není operační systém, sám totiž pra­cuje pod operačním sys­témem Linux. Jde spíše o framerwork, kte­rý umožňuje efektivně propojovat softwaro­vé komponenty řešící typické úlohy robotiky jako vizualizaci, vytváření virtuální reality, plánování nekolizní trajektorie a mnoho dal­ších. Paralelně běží i projekt ROS Industri­al, ve kterém je vyvíjena modifikace ROS pro průmyslové účely. Přestože jde o neko­merční komunitu, jsou jejími členy i význam­ní výrobci robotů jako ABB, Kuka a mnoho dalších. Také mnohé komerční firmy, hlavně v USA, již nabízejí robotické systémy zalo­žené na ROS Industrial.
 
Společnost FCC průmyslové systémy vy­užívá ROS Industrial v projektu ROMESY při vývoji robotického měřicího systému pro hodnocení způsobilosti výrobního procesu. Tento projekt č. TA03010398 je řešen s fi­nanční podporou TA ČR. Aby byl tento sys­tém v praxi použitelný, je třeba, aby člověku poskytoval rozhraní v podobě virtuální reali­ty, uměl autonomně plánovat trajektorie ro­botu mezi měřicími body, využíval nástroje zpracování obrazu a mnoho dalších principů moderní robotiky. V rámci projektu spolu­pracuje FCC průmyslové systémy s centrem strojového vnímání na FEL ČVUT v Praze, kde již byl ROS v rámci některých projek­tů využíván. Použití ROS podstatně urych­lilo vývoj softwaru, protože se projektanti společnosti FCC průmyslové systémy moh­li opřít o výsledky práce rozsáhlé komuni­ty. Ale i oni k těmto výsledkům přispěli vý­vojem ROS komponenty pro řízení robotu Mitsubishi, která dosud nebyla k dispozici. Projekt ROMESY je tak dobrým příkladem úspěšné spolupráce, která umožňuje přenos akademických výsledků do komerční sféry.
 
Obr. 1. Systém strojového vidění
Obr. 2. Software robotu