Syksyn 2019 teknologiakartoitus osa 2/5: Autonomiset robotit

Syksyn 2019 teknologiakartoitus osa 2/5: Autonomiset robotit

Syksyn 2019 aikana Digi-Salama-hankkeessa tehtiin viisi teknologiaselvitystä, joissa teemavastaavien johdolla 15 oppilasryhmää tutki hankkeen eri teknologioita. Tavoitteena ryhmillä oli selvittää mitä valitut teknologiat tarkoittavat pintaa syvemmältä raaputettuna, vertailla eri tuotteita ja tapoja soveltaa teknologioita sekä rakentaa demo annettuun teknologiaan liittyen.

Lue osa 1: Cobotiikka

Digi-Salaman UGV-teknologiaselvitys

Syksyllä 2019 hankkeen UGV-teemalle lähdettiin opiskelija ryhmän kanssa hakemaan suuntaa selvittämällä, mitä eri laite valmistajia on markkinoilla ja miten heidän tuotteiden ominaisuudet eroavat toisistaan. Selvityksen perusteella oli tarkoitus hankkia Metropolialle opetuskäyttöön yksi UGV-laite. Esikarsinnasta jatkoon selvisi viisi mobiilirobotteja tarjoavaa yritystä:

• Posicraft Oy/MIR – MIR100 -mobiliirirobotti
• Omron – LD -vihivaunu
• Solteq Oyj – Indoor Logistics Robot
• KUKA robotics – KMP 1500 -mobiliirirobotti
• Starship – nimi ei selvillä

Näistä viidestä saatiin hyvin nopeasti tiputettua kisasta pois kaksi: virolainen Starship ja saksalainen KUKA. Starshipistä luovuttiin yrityksen ollessa vielä start-up -vaiheessa, eikä heillä ollut kiinnostusta tai aikaa kertoa edes heidän tuotteensa nimeä. KUKA:n tuotteet taas osoittautuivat hintaluokaltaan aivan eri suuruisiksi, kuin hankkeen kannalta oli suunniteltu. Muiden valmistajien laitteiden hinnat pyörivät suurin piirtein suuruusluokassa 20 000-50 000€, kun taas KUKAn tuotteiden hinnat lähtivät 100 000€ ylöspäin. Toki KUKA:n tuotteiden ominaisuudet pieksivät muiden vastaavat aivan maan rakoon. Esimerkkinä laitteiden kantokyky eli payload: KUKA +1500kg ja muut keskimäärin max. 200kg. KUKA:n UGV:t on myös varustettu omnipyörillä, jotka tuovat laitteisiin huomattavan määrän lisää ketteryyttä. Esimerkiksi lentokentillä on käytössä KUKA:n mobiilirobotteja.

Syksyn aikana opiskelijaryhmän voimin vierailtiin myös AI Event Hub -tapahtumassa, jossa yhdessä terveydenhoitoalan ammattilaisten kanssa ideoitiin, miten robotiikan ja automaatiotekniikan uusimpia innovaatioita voitaisiin hyödyntää heidän työssään. Digi-Salaman kannalta tapahtumasta jäi käteen UGV-laitteiden potentiaalisia käyttökohteita ja järjestäjiltä iso kiitos mukana olleille opiskelijoille.

AI Event Hub -tapahtuman ideointitaulu.

Varsinaiseen selvitysvaiheeseen valikoitui siis kolme yritystä, jotka kaikki pyrimme tapaamaan saadaksemme mahdollisimman tarkan kuvan tulevasta, investointina suhteellisen mittavasta, hankinnasta. Ensimmäisenä pelistä tippui pois japanilainen Omron. Yrityksen edustajien kanssa tapaaminen ei tuottanut juurikaan merkittävää uutta tietoa ja Metropolialla on jo yksi yrityksen UGV-laite, joten hankkeen näkökulmasta Omronin laite ei olisi tuonut selvitykseen lisäarvoa. Seuraavaksi kisasta karsiutui suomalainen Solteq. Heillä on oikein hieno ja valmis tuote, jota käytetään sisälogistiikassa. Mm. suurissa päivittäistavarakaupoissa voi nähdä Solteqin mobiilirobotin inventoimassa hyllyjä. Yrityksen edustajien kanssa tapaamisessa kuitenkin kävi hyvin nopeasti ilmi, että heidän laitteen fyysiset sekä ohjelmistolliset rajapinnat ovat siinä määrin suljettuja, että laitteen ohjelmointi ja konfigurointi uutta käyttötapaa varten vaatisi opiskelijoilta ja henkilökunnaltakin todella suurta työpanosta. Tästä johtuen tämä kylläkin mielenkiintoinen vaihtoehto jouduttiin tiputtamaan pois.

Jäljelle jäi siis kisan voittaja, tanskalainen MIR! Tanskassa oli 2010-luvun alussa käynnissä valtiojohtoinen hanke, jossa tarkoitus oli synnyttää maahan osaamista automaatiotekniikan saralla. MIR -yritys (Mobile Industrial Robots) on peruja tästä hankkeesta. Suomessa yritystä edustaa muun muassa Posicraft Oy ja Servicepoint Oy. Servicepointin pääkallopaikan sijaitessa Kuopiossa ja Posicraftin Vantaalla, oli helppo päätyä järjestämään tapaaminen Posicraftin kanssa. Heidän edustaja, ainoana selvityksessä mukana olleista, toi laitteen mukanaan tapaamiseen. Saimme siis esittelyn lomassa samalla pikakoulutuksen laitteen käyttöönottoon ja operointiin. MIR:ssä välittömästi vakuutti sen sulava ja hiljainen liike sekä erittäin helposti omaksuttava verkkoselainpohjainen käyttöliittymä. Esittelyn ja kevyen lisätutustumisen jälkeen tehtiin päätös MIR100 -mobiilirobotin hankinnasta. Tämän jälkeen opiskelijat perehtyivät laitteeseen huolellisesti, rakensivat mahdollisesti käyttökohteesta simulaatiomallin ja toteuttivat varsinaisella laitteella demon koulun tiloissa.

UGV-selvityksen rinnalla toinen opiskelijaryhmä tutki Roomba robotti-imurin muuntamista mobiilirobotiksi. Työn tarkoituksena oli liittää imuriin Raspberry Pi -mikrotietokoneen avulla lisälaitteita, kuten laser-keilain, ja näin kehittää laitteen kykyä havainnoida ympäristöään. Imurin ja Raspberry Pi:n välinen kommunikaatio saatiin onnistumaan ROS -ohjelmistoa hyödyntäen, mutta laser-keilaimen datan purkaminen robotille käytettäväksi tiedoksi osoittautui liian haastavaksi. Lopputuloksena syntyi kuitenkin robotti-imuri, jonka päälle opiskelijat suunnittelivat ja rakensivat alustan, johon Raspberry Pi, laser-keilain ja virtalähteet asennettiin. Tätä projektia on hyvä seuraavan ryhmän jatkaa, toteuttamalla keilaimen ja imurin välinen kommunikaatio.

UGV-demo

MIR:in parissa puuhannut opiskelijaryhmä toteutti työn päätteeksi demon laitteella koulun liikuntasalissa. Salin välineistä muodostettiin pujottelurata, josta robotin tuli selviytyä. Välineiden muodostaman radan leveyttä kavennettiin vähitellen niin, että lopulta robotilla oli molemmilla puolillaan vain muutamia senttejä tilaa. Tästä kaikkein kapeimmastakin radasta robotti selvisi osumatta radan laitoihin. Robotin reagointikykyä testattiin myös yllättävillä tilanteilla, jota simulointiin opiskelijan hyppäämällä yllättäen robotin eteen. Näissäkin tilanteissa robotti osasi tehdä hätäpysäytyksen osumatta opiskelijaan ja jatkoi esteen poistuttua matkaansa normaalisti.

Tositoimiin MIR100-robotti on jo päässyt case Reafairissa ja Lovalissa.