Konsorcjum ROS-I rozszerza się na Azję

Fot. 1. Robot zespołu Team Delft prezentujący swoje trofeum za zajęcie 1. miejsca na zawodach Amazon Picking Challenge (Lipsk, Niemcy). Źródło: grupa ROS-Industrial, zespół Team Delft

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.

Fot. 3. Uczestnicy inauguracyjnych warsztatów ROS-I Workshop Asia-Pacific, zorganizowanych w siedzibie ARTC w Singapurze w lipcu 2016 r. Źródło: grupa ROS-Industrial, ARTC

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.

Fot. 2. Celem projektu ReApp jest uczynienie programowania robotów w małych i średnich firmach produkcyjnych bardziej intuicyjnym poprzez nałożenie na ROS programowania opartego na modelach oraz uczynienie go doświadczeniem użytkownika typu „plug & produce” („podłącz i produkuj”). Źródło: grupa ROS-Industrial, Instytut Fraunhofera

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).

Fot. 4. Gdy ramię robota napotyka na przeszkody, specjalista planujący ruch robota dokonuje jego ponownego prowadzenia. Źródło: grupa ROS-Industrial, projekt „Factory-in-a-day”

– 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.