Tehnikaülikooli doktoritöö tõhustas robotijuhtimist virtuaalkaksikuga ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Digikaksiku kasutaja koos robotiga.
Digikaksiku kasutaja koos robotiga. Autor/allikas: Tauno Otto / Tallinna Tehnikaülikool

Tööstusroboti virtuaalne digikaksik aitab programmeerida uut operatsiooni ja seda simulatsioonis juba katsetada. See kõik muudab tööstusrobotite töö kiiremaks ja tõhusamaks, selgub Vladimir Kutsi Tallinna Tehnikaülikoolis kaitstud doktoritööst.

Doktoritöö juhendaja, mehaanika ja tööstustehnika instituudi professor Tauno Otto selgitas, et teadlased seadsid töös eesmärgi täiustada tänapäevaste tootmises kasutatavate tööstuslike robotite juhtimist. Selleks lõid nad robotitest nn digikaksikud, mis võimaldavad tehnoloogiaseadmeid tootmisprotsessis paremini ja ohutumalt juhtida.

Digikaksik on tööstusroboti virtuaalne teisik, mille puhul käitub nn töörobot identselt oma virtuaalse kaksikuga. Lahtiseletatult tähendab see, et konkreetse arvutimudeli erinevad lülid ja andurid on läbi algoritmide ühendatud reaalse robotiga moodustades nii digikaksikute paari.

Vladimir Kutsi doktoritöös analüüsiti digikaksikute toimimist eesmärgiga luua uus mehhanism digikaksikute vahel, mis töötaks tõrgeteta vahemaadest sõltumata. 

Selle tarvis tegid laborikatsed tehti nii Tallinna Tehnikaülikooli, kui ka tehnikaülikooli koostööpartneri, Itaalia teadusagentuuri automatiseerimisinstituudi (CNR) laborites. Tulemusena arendasid teadlased välja täiesti uue mudeli, kus tekitatakse digikaksik vahekihina virtuaalreaalsusesse loodud keskkonna ja reaalse roboti juhtimissüsteemi vahele.

Doktoritöö tulemusena loodi esimest korda suhtlemismeetod, kus tehnoloogia juhtimine ja programmeerimine tööstuses ei sõltu enam inimfaktori füüsilisest kohalolust, selgitas professor Otto.

Teine digikaksikute väärtus seisneb selles, et samaaegselt kui nn tööstusrobot tööd teeb, saab digikaksikul programmeerida juba uut operatsiooni ja seda simulatsioonides katsetada. Arvestades asjaolu, et tööstusroboti 1 minuti tootmisprotsessi töö eeldab ligikaudu 45 minutilist programmeerimist, mida saab teha nüüd tootmist katkestamata, on see arvestatav võit.

Kolmandaks lisaväärtuseks digikaksikute puhul on tuntavalt kasvanud ohutustegur. Näiteks roboti algoritmi parandamiseks või ümberprogrammeerimiseks ei pea inimene füüsiliselt kohal olema, toimetada saab virtuaalselt ehk kaugjuhtimise teel.

"Doktoritöö põhiväärtus ongi välja arendatud simulatsioonikeskkonna tehisreaalsuses tööstus 4.0 põhimõtetest lähtuvalt," toonitas Otto. 

Kasutades digitaalsete kaksikute kontseptsiooni mitte ainult simulatsioonivahendite, vaid ka kahesuunaliselt sünkroniseeritavate digitaalsete kaksikute loomise metoodika arendamiseks, võimaldab see tööstusrobotite tootmisraku näitel hallata ja juhtida tehast otse simulatsioonikeskkonnast reaalajas.

5G võrgu rakendus

Kui praegu liigub signaal digikaksikult füüsilise robotini ja tagasi veel mõningase viivitusega, siis 5G võrgu tingimustes töötab see juba laitmatult. Tööstusrobotite ehk digikaksikute valdkonnad ulatuvad elektroonika- ja masinatööstusest kuni isesõitvate autode ehitamiseni.

Doktoritöö on juba pälvinud tähelepanu ka ookeani taga: septembris viibis Vladimir Kuts Ameerika Standardiseerimis- ja Tehnoloogiainstituudi (NIST) kutsel USAs, kus allkirjastati ka NIST ja Tallinna Tehnikaülikooli vahel koostööleping.

70 aastat arvuti juhitud tööstusrobotist

Esimest korda kasutati arvutit tööstuse juhtimiseks eelmise sajandi keskpaigas, täpsemalt aastal 1949, mil Massachusettsi Tehnoloogiainstituudis (MIT) võeti kasutusele esimesed arvutiga juhitavad tööpingid. 

Tol ajal oli nende hind nii kosmiline, et seda toetas sihtotstarbeliselt USA kaitseministeerium.  Esimesed tööstusrobotid võeti kasutusele 1960. aastal. 

Praeguseks on arvutiga juhitavate tehnoloogiaseadmete omahind tunduvalt langenud ja kasvanud on nende funktsionaalsus ja rakendusvaldkond.

Vladimir Kutsi doktoritööd  "Uudne digitaalsete kaksikute arendusmetoodika robottootmisrakkude sidustamiseks targa tööstuse keskkonnas" https://digi.lib.ttu.ee/i/?12252 juhendasid dotsent Toivo Tähemaa ja professor Tauno Otto. Oponendid olid dr Jeremy A. Marvel (National Institute of Standards and Technology - NIST, USA) ja dr Geza Haidegger (Institute for Computer Science and Control - MTA SZTAKI, Ungari).

Toimetaja: Marju Himma

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: