Robotiikan hyödyntäminen useasti muuttuvassa tuotannossa
Turpeinen, Mikko (2024)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024052515675
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024052515675
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää robotiikan hyödyntämisen mahdollisuuksia tuotannossa, joka ei pysy kauan vakiona. Prosessien muuttuessa mahdollisuus robotin nopeaan uudelleen opettamiseen on tärkeää. Robotit mielletään usein kömpelöiksi, vaarallisiksi ja vaikeiksi opettaa. Pienten tuotantomäärien kohdalla tuotannonsuunnittelussa harvoin mietitään automatisointia robotiikkaa hyödyntämällä.
Avustavat yhteistyörobotit on suunniteltu toimimaan ihmisten kanssa samassa tilassa. Kehittynyt sensoritekniikka mahdollistaa turvallisen toiminnan ilman fyysisiä turva-aitoja. Avustavien robottien ohjelmistot ovat kehittyneet etenkin 2020-luvulla merkittävästi. Robottivalmistajien lisensoimat yritykset kehittävät lisälaitteiden lisäksi myös robotin ohjelmointia helpottavia sovelluksia. Useat robottien käyttöjärjestelmät mahdollistavat myös omien mallipohjaisten sovellusten kehittämisen ja jakamisen. Ohjelmointimalleja käytettäessä opettaminen tapahtuu sovelluksen opastuksella. Yksinkertaisen robottiohjelman tekeminen onnistuu ohjelmointia taitamattomaltakin muutamassa tunnissa, mikäli soveltuva ohjelmointimalli löytyy valmiiksi tehtynä. Useat toistotyöt tuotannossa ovat avustavalle robotille yksinkertaisia opettaa ja robotin hankita voi nykyisin olla kustannustehokas vaihtoehto.
Opinnäytetyössä tutustutaan robotiikkaan teoreettisella tasolla referoimalla tieteellisiä artikkeleita, valmistajien verkkosivustoja ja muita opinnäytetöitä. Tuotantoteollisuuteen hyvin soveltuvia avustavia käsivarsirobotteja tutkitaan myös käytännön harjoituksen avulla. Käytännön sovellusharjoitus tehtiin yritykselle, jossa työskentelen. Sovelluksessa poimittiin piirilevyjä erikokoiselta alustalta toiselle. Sovelluksen tekeminen käytännössä antoi hyvän näkemyksen robotin opettamisesta.
Vaikka yksinkertaisen sovelluksen tekeminen onkin helpottunut merkittävästi, robotiikasta voi oppia kunnolla vain soveltuvan koulutuksen kautta. Robotiikan opintoihin kannattaa sisällyttää verkko-opintojen lisäksi lähiopetusta robottien ja konenäkölaitteiden äärellä. Konenäkö liittyy robotiikkaan läheisesti ja näiden tehokasta hyödyntämistä on vaikea oppia ilman käytännön harjoituksia.
Tekoäly on noussut opinnäytetyön kirjoitushetkellä nopeasti yleiseen tietoisuuteen. Tekoälyn ennustetaan olevan aikakautemme suurin teknologinen innovaatio. Robotiikassa tekoälyä on alettu hyödyntämään konenäkösovelluksissa. Koneoppimista hyödyntämällä voidaan esimerkiksi parantaa poimittavan kohteen tunnistamista. Lähivuodet tulevat olemaan sovelluskehityksen kannalta mielenkiintoisia.
Avustavat yhteistyörobotit on suunniteltu toimimaan ihmisten kanssa samassa tilassa. Kehittynyt sensoritekniikka mahdollistaa turvallisen toiminnan ilman fyysisiä turva-aitoja. Avustavien robottien ohjelmistot ovat kehittyneet etenkin 2020-luvulla merkittävästi. Robottivalmistajien lisensoimat yritykset kehittävät lisälaitteiden lisäksi myös robotin ohjelmointia helpottavia sovelluksia. Useat robottien käyttöjärjestelmät mahdollistavat myös omien mallipohjaisten sovellusten kehittämisen ja jakamisen. Ohjelmointimalleja käytettäessä opettaminen tapahtuu sovelluksen opastuksella. Yksinkertaisen robottiohjelman tekeminen onnistuu ohjelmointia taitamattomaltakin muutamassa tunnissa, mikäli soveltuva ohjelmointimalli löytyy valmiiksi tehtynä. Useat toistotyöt tuotannossa ovat avustavalle robotille yksinkertaisia opettaa ja robotin hankita voi nykyisin olla kustannustehokas vaihtoehto.
Opinnäytetyössä tutustutaan robotiikkaan teoreettisella tasolla referoimalla tieteellisiä artikkeleita, valmistajien verkkosivustoja ja muita opinnäytetöitä. Tuotantoteollisuuteen hyvin soveltuvia avustavia käsivarsirobotteja tutkitaan myös käytännön harjoituksen avulla. Käytännön sovellusharjoitus tehtiin yritykselle, jossa työskentelen. Sovelluksessa poimittiin piirilevyjä erikokoiselta alustalta toiselle. Sovelluksen tekeminen käytännössä antoi hyvän näkemyksen robotin opettamisesta.
Vaikka yksinkertaisen sovelluksen tekeminen onkin helpottunut merkittävästi, robotiikasta voi oppia kunnolla vain soveltuvan koulutuksen kautta. Robotiikan opintoihin kannattaa sisällyttää verkko-opintojen lisäksi lähiopetusta robottien ja konenäkölaitteiden äärellä. Konenäkö liittyy robotiikkaan läheisesti ja näiden tehokasta hyödyntämistä on vaikea oppia ilman käytännön harjoituksia.
Tekoäly on noussut opinnäytetyön kirjoitushetkellä nopeasti yleiseen tietoisuuteen. Tekoälyn ennustetaan olevan aikakautemme suurin teknologinen innovaatio. Robotiikassa tekoälyä on alettu hyödyntämään konenäkösovelluksissa. Koneoppimista hyödyntämällä voidaan esimerkiksi parantaa poimittavan kohteen tunnistamista. Lähivuodet tulevat olemaan sovelluskehityksen kannalta mielenkiintoisia.