Karel Čapek napsal drama R.U.R. před více než sto lety. Postava umělého člověka, kterou v něm ztvárnil, dostala jméno robot. Autor v příběhu varuje pod vlivem první světové války před případnými negativními vlivy techniky na lidstvo. Přitom nevěřil, že by se roboty staly skutkem. Historie mu nedala za pravdu. 

O tři desetiletí později začala éra vedoucí ke strojům – pomocníkům, jak je známe dnes. Může za to automatizace výroby. Ta se stala kvalitativně novou etapou technického rozvoje v 50. letech minulého století. Velikost změn, které přinášela v produktivitě práce, bylo možné srovnat s vývojem, jenž přinesl přechod od ruční výroby ke strojovému průmyslu koncem 18. a počátkem 19. století. Jeden příklad za všechny. „Automatická linka na obrábění bloků instalovaná anglickou firmou Austin je o 16 % levnější než dosavadní zařízení, vyrobí o 20 % více výrobků, zaujímá o 22 % méně výrobní plochy, spotřebuje o 28 % méně elektrické energie a snižuje náklady na obrábění jednoho bloku válců o 52 %,“ píše v jednom článku publikovaném v našem tisku v roce 1957. Autor dále uvádí, že spolu s tím dochází k velkým úsporám mzdových nákladů, ale i poklesu nákladů na suroviny, materiál, energii, k snížení počtu zmetků a zvýšení kvality výrobků.

Cesta k automatizované továrně by ovšem nebyla možná bez rozvoje dalších vědních oborů.

V roce 1948 vychází kniha Norberta Wienera: Kybernetika neboli řízení v živých organismech a strojích, která se považuje za mezník vzniku nové vědní disciplíny – kybernetiky. Jejím hlavním přínosem je akcentování významu teorie informace pro teorii řízení a tvorba systémů se schopností adaptovat se a učit se. To bylo doprovázeno rychlým rozvojem počítačů, které umožnily již v 80. letech realizovat mnohé z koncepcí kybernetiky.

Zkoumání možností navrhnout systémy napodobující intelektuální systémy činnosti člověka vedlo ke vzniku nové vědní disciplíny, která byla později nazvána „umělou inteligencí“.

Začátkem 80. let nastává výzkum neuronových sítí a s tím vznikaly podněty pro stavbu neuronových počítačů. Vyvíjejí se počítačové programy, tzv. expertní systémy, simulující rozhodovací činnost expertů při řešení složitých a intelektuálně náročných problémů.

Předchůdci robotů

Mnoho prvotních projektů v oblasti umělé inteligence se zabývalo problematikou robotiky. Řešení problému vnímání robotem dalo vzniknout velkým samostatným oblastem výzkumu, jako je počítačové vidění, rozpoznání a porozumění přirozenému jazyku, zpracování taktní (hmatové) informace a plánování činnosti robota. Vytváření modelů prostředí se stalo předchůdcem formování tzv. virtuální reality.

Pokud jde o samotné roboty, tak jejich předchůdcem byly manipulátory, po roce 1950 již programovatelné. Se zdokonalováním automatizačních prostředků, rozvojem počítačů a metod umělé inteligence se začaly původní manipulátory přetvářet v zařízení, která jsou schopna nejen manipulovat s předměty, ale i tyto předměty rozpoznávat. A to na základě optické, taktilní nebo akustické informace a na bázi daných programů plnit stanovené cíle.

Za první experiment vytvořit robota se považuje spojení manipulátoru vybaveného čidly s počítačem, uskutečněné na Massachusetts Institute of Technology (MIT) v letech 1960 a 1961. Širší výzkum robotů byl zahájen v USA na univerzitách ve Stanfordu a MIT v Bostonu a poté v Edinburghu ve Velké Británii a dalších státech.

Vědecký a technický pokrok ve světě měl svůj odraz také v českých zemích. Úkoly vztahující se k problémům automatizace byly řešeny především v Ústavu teorie informace a automatizace (ÚTIA), ale i v dalších ústavech ČSAV a na vysokých školách. V rámci plánování státního výzkumu bylo stanoveno deset oblastí základního výzkumu. Šestou z nich byl výzkum metod komplexní automatizace, automatického řízení a kontroly. V letech 1971–1985 bylo stanoveno osm tzv. státních programů základního výzkumu. Třetí z těchto programů měl název Teoretické základy techniky a v rámci technické kybernetiky a informatiky se zabýval také výzkumem automatizační techniky.

Navzdory nedostatkům v řízení a financování vědy v bývalém Československu se na řadě pracovišť výzkumu a vývoje dosahovalo pozoruhodných výsledků. Mnohé z nich došly mezinárodního uznání. Průmyslové využití robotů nastalo především při montáži, pro bodové svařování a stříkání karoserií v automobilovém průmyslu.

Bez minulosti by nebylo současnosti a budoucnosti robotizace

„Z překrásných kamenů minulosti postavme schody budoucnosti,“ to jsou slova klasika, která pro roboty a jejich uplatnění platí dvojnásob. Příkladem je společnost KUKA. Její historie sahá do roku 1898, kdy byla založena v německém Augsburgu. Od té doby je firma lídrem v oblasti nových podnětů a inovací. Dnes je KUKA jedním z předních dodavatelů robotů a inteligentních automatizačních řešení ve světě.

S jejím jménem je robotizace spojena od roku 1956, kdy uvádí na trh první automatickou svařovací linku pro chladničky a pračky a dodává první automatickou výrobní linku pro mnohabodové svařování firmě Volkswagen AG. Od té doby se jako černá niť vinou její historií řešení v oblasti automatizace a robotizace. Za všechny uveďme rok 1971, kdy KUKA nasazuje roboty do linek.  Výsledkem je roboticky ovládaná automatická svařovací linka, první v Evropě, vyrobená pro společnost Daimler-Benz. O dva roky později se vývojem celosvětově prvního průmyslového robota se šesti elektromechanicky poháněnými osami KUKA zapsala do historie jako průkopník robotiky. V roce pádu „železné opony“ 1989 je společnost evropskou jedničkou mezi výrobci svařovacích systémů. Jako první výrobce robotů (1996) se odvažuje k zásadní změně: přechodu na řízení robotů pomocí počítače. Její nejsilnější šestiosý průmyslový robot na světě získává o rok později KUKA KR 1000 TITAN zápis do Guinnessovy knihy rekordů. Robot LBR iiwa je první sériově vyráběný robot na světě (2013), který je citlivý – a proto je schválen pro přímou spolupráci člověka s robotem (HRC).

„Robotická automatizace je trendem posledního desetiletí a rok od roku se zrychluje. Podle dat Mezinárodní federace robotiky (IFR) na začátku roku 2023 celkový počet robotických jednotek v provozu přesáhl 3,5 milionu. Vývoj automatizačních robotů zároveň neustále postupuje s měnícími se potřebami jejich uživatelů a jejich uplatnění se rozšiřuje do víc než jen průmyslových odvětví,“ říká Radek Velebil, Sales Manager KUKA Roboter CZ&SK.

Roboty pronikají stále více do většiny oborů, i takových, kde na ně zatím nejsme zvyklí – služeb, zemědělství, zdravotnictví, sociální péče, administrativních činností i maloobchodu. Faktem je, bez ohledu na kladné či záporné srovnávací údaje, že roboty vytváří základ dalšího rozvoje našeho průmyslu, bez nich bude stagnovat. Důvodů pro to je řada.

Digitalizace a robotizace jsou cestou k prosperitě

Technologie dnes hrají zásadní roli v rozvoji mnoha oblastí lidského života. Internet věcí, prediktivní údržba, 5G sítě, práce na dálku, továrny 2.0, robotizace, elektromobilita – to vše tvoří jen několik příkladů změn, které nás stále více ovlivňují.  Firmy dnes vyrábějí produkty a nabízí řešení, které jsme si před pár lety těžko dokázali představit. Technologie od základu mění podobu průmyslové výroby. Koncepty jako Průmysl 4.0 a „inteligentní továrna“ transformují celý hodnotový řetězec výrobního sektoru. Průmysl 4.0 přináší zásadní změnu ve způsobu, jakým podniky vyrábějí, zdokonalují a distribuují své produkty.

„Digitalizace přetváří současnou podobu průmyslu. Internet věcí se stále ve větší míře stává nedílnou součástí průmyslové výroby. Již dnes dokáže téměř každý elektronický přístroj komunikovat po internetu. Naše průmyslové roboty jsou standardně vybaveny sběrnicí Ethernet, lze je tak snadno připojit k internetové síti a naše nové roboty nabízí standardně propojení i do 5G sítí. Digitálně propojené procesy s využitím robotů umožní vyrábět výrobky flexibilněji, s menší energetickou náročností, vyšší mírou úspory přírodních zdrojů a také autonomně.“ pokračuje Radek Velebil.

Nedostatek zaměstnanců vyžaduje nová řešení

Pandemie a nyní válka na Ukrajině urychlily globální trendy, od nedostatku pracovních sil a nejistoty v dodavatelském řetězci až po individuálního spotřebitele a rostoucí tlak na udržitelný a flexibilní provoz. S nedostatkem talentů, tedy zaměstnanců s potřebným profilem, se podle aktuálních údajů personální agentury ManpowerGroup potýká 67 % zaměstnavatelů v odvětví Průmysl a stavebnictví v České republice. Kromě technicky zaměřených profesí chybějí zejména pracovníci v dopravě, logistice, obchodě, službách a dalších oborech, kde dochází k manipulaci se zbožím. Automatizaci a robotizaci v českých firmách tak pohání nedostatek lidí ochotných vykonávat manuální práce.

O automatizaci dnes roste zájem i v malých a středních společnostech, které k tomu motivuje jak akcent na pružnost produkčních kapacit a nutnost mít nižší náklady a být tak konkurenceschopní, požadavek na větší preciznost a efektivnost výroby a nedostatek pracovních sil.

„Roboty se staly nedílnou součástí našeho života. Neustále se zdokonalují, jsou více univerzální a tím roste jejich využití. Pokud chtějí výrobci obstát v mezinárodní konkurenci, tak musí navyšovat výrobu při dodržení kritérií kvality a přesnosti, flexibility, rychlosti a energetické účinnosti. Nasazení robotů je investice, která se rozhodně vyplatí. Důvod? Výkon robota, hlavně v sériové výrobě, je mnohonásobně vyšší než výkon člověka, pracuje nepřetržitě v třísměnném provozu, dodržuje vysokou kvalitu výrobků, provádí si její kontrolu, je energeticky úsporný,“ zdůrazňuje Radek Velebil, Sales Manager KUKA CZ&SK.

Jaká je nabídka robotů na evropském trhu?

„KUKA nabízí průmyslové roboty od velkých až po malé v desítkách variant a provedení s různou nosností od 2 kilogramů až po 1,3 tuny, dosahem od 500 mm po 4000 mm a pro široké spektrum oblasti použití. Pro vysoké nosnosti je určen robot KR QUANTEC, který je nejprodávanějším výrobkem v rámci produktového portfolia průmyslových robotů KUKA. Od roku 2010 jich bylo dodáno více než 100 000 kusů. Nová generace KR QUANTEC nabízí nejvyšší nosnosti a dosahy ve své třídě na trhu a nastavuje nové standardy kvality a spolehlivosti pro výrobní procesy budoucnosti. Robot se vyrábí ve standardním provedení a speciálních variantách. Mezi jeho přednosti patří modulární systém, maximální flexibilita – výkon, varianty robotů, údržba a nízké TCO pro ekonomickou výrobu, o více než desetinu kratší pracovní cykly, nižší spotřeba elektrické energie, snadná instalace a menší počet náhradních dílů.

Dalším úspěšným produktem je robot KR AGILUS druhé generace KR 6 & KR 10. Je to kompaktní šestiosý robot, který je dimenzován pro maximální pracovní rychlosti. Různá provedení, montážní pozice, dosahy a nosnosti z tohoto malého robota dělají modifikovatelného specialistu.

Novou éru senzitivní průmyslové robotiky představuje robot lehké konstrukce LBR iisy, který je vyspělým produktem pro kolaborativní výrobní procesy budoucnosti. Člověk a robot tak mohou řešit vysoce citlivé úlohy v úzké spolupráci. Vznikají tím nové pracovní oblasti a uvolňuje se cesta pro větší hospodárnost a maximální efektivitu výroby,“ upřesňuje Radek Velebil.

Roboty přispívají k větší flexibilitě firem

V praxi jde o to, aby výrobci měli možnost se rychle přizpůsobit poptávce trhu a dosáhnout souladu s ním.  Znamená to nahrazení nepružných modelů takovou úrovní řízení, která dříve nebyla možná. Přitom flexibilita se netýká jen technologií, ale celého organizačního rámce. Nicméně, technologie jsou v centru transformace. Znamená to být rychlejší nejen ve výrobě, ale v rámci celé organizace. Vývoj robotiky mění svět podobně jako internet a informační technologie. V České republice je zejména automobilový průmysl na vysokém stupni robotizace. Roboty jsou ale čím dál tím více nasazovány i v jiných odvětvích.

„Kromě standardních robotů máme řešení pomocí kolaborativních robotů pro spolupráci robota s člověkem a jsme schopni rozšířit pracovní prostor robota vlastními lineárními pojezdy. Naší odpovědí na stále vyšší flexibilitu výroby jsou nové inteligentní autonomní platformy, které ji umožní zvýšit v dosud nepředstavitelném měřítku.

Nedodáváme pouze roboty, ale podle přání zákazníka i potřebné softwary. Na míru připravíme v případě potřeby technologické pakety s rozsáhlou výbavou – od robotů a volitelného softwaru přes kombinaci robotů s nástroji a softwarem až k plně vybaveným robotům s nástroji, kabeláží, řídicím systémem procesů a technologickým softwarem.

Roboty KUKA pracují efektivně, hospodárně a s velkou přesností, jsou také výjimečně přizpůsobivé, takže je možné v případě některých procesů provést změny v konstrukčním plánu i během výrobního procesu,“ doplňuje Radek Velebil.

Jak si můžeme představit další vývoj?

S vyšší kvalitou umělé inteligence začínají roboti kromě rutinních úkonů zvládat i náročnější úkoly, a do chodu svých firem je tak zapojí firmy ve více odvětvích. Do rozšíření robotiky chce podle predikcí ve svých organizacích investovat v následujících letech řada společností. Robotizaci je přitom třeba vnímat jako souvislý tok propojené výroby a nikoli izolovaně řešit výrobní problémy.

„Vývoj cílí k tomu, že roboty jsou stálé rychlejší, přesnější, s menší spotřebou energie, snadno připojitelné k navazujícím periferiím. Velký důraz je kladen na snadné uvedení do provozu a tomu pomáhá i možnost velmi reálné simulace s využitím virtuální reality a digitálních dvojčat. Díky tomu je uvedení do provozu snadnější a bezproblémové. 

KUKA vyvinula různé prototypy mobilních robotických systémů, z nichž asi 50 bylo testováno u společností z různých oblastí průmyslu. Platforma KMR (KUKA Mobile Robotics) zahrnuje všechny čtyři základní součásti, které mobilní robotický systém vyžaduje, aby využil plně svých výhod: mobilní platformu, inteligentní navigační systém + SW, flexibilního robota a výkonný řídicí systém s intuitivním ovládáním.

Flexibilní řešení, které umožní požadovanou mobilitu, senzitivitu a bude schopné integrace do stávajícího výrobního prostředí, by mělo mít modulární strukturu umožňující i montáž robotů a tím vytvořit skutečně autonomní řešení. Tyto vysoce specifické požadavky může splnit pouze kombinace sofistikovaných technik, do nichž je možné jednoduše integrovat software, je výhodou, když je od jednoho dodavatele,“ říká na závěr Radek Velebil, Sales Manager KUKA CZ&SK a dodává: „České firmy si vedou dobře, samozřejmě nemohou investovat tolik jako velké nadnárodní společnosti, které dávají obrovské prostředky do rozsáhlé technologické výměny, v tom ale nevidím zásadní problém. Za překážku v některých firmách považuji fakt, že firmy nemají dlouhodobý plán rozvoje automatizace výrobních procesů, ale i s tím my dokážeme pomoci. Jsme schopni ve spolupráci se zákazníkem připravit plán investic do robotiky a automatizace.“

Zdroj: časopis CzechIndustry 4/2023