Een groep mensen had zich op 25 februari 2019 verzameld op een bouwplaats in Vantaa, Finland. Op de vloer van een grote kamer knipperde een robot met lichten, klaarblijkelijk wachtend op instructies over wat te doen. Dit was de eerste test van een industriële reinigingsrobot voor bouwplaatsen.
De test was het resultaat van een experimenteel project dat NCC in mei 2018 startte. Het doel was om een geautomatiseerde oplossing te ontwikkelen om een bouwplaats stofvrij te houden, wat een groot probleem en potentieel gevaar vormt voor arbeiders en materieel.
Op de fabrieksuitbreidingssite van Murata Electronics waren vertegenwoordigers aanwezig van vier organisaties: NCC, Pulurobotics, Palmia en de afdeling Computerwetenschappen van de Universiteit van Helsinki. Elk van hen had een specifieke rol in het project.
Kimmo Kärkkäinen , de projectmanager van NCC, had in zijn eerdere projecten gezien hoe inefficiënt schoonmaken kan zijn. "Het was frustrerend om te zien hoe iemand een hal van een halve hectare handmatig schoonmaakt met een grote bezem", zegt hij. "Er zijn kleine stofzuigrobots en opzit-veegmachines, maar ik heb nog nooit een robot van deze omvang en met dergelijke mogelijkheden gezien voordat hij werd gebruikt om te reinigen."
Toen NCC hoorde wat Pulurobotics al in robotica had gedaan, besloten ze een KIRA-digi-experiment met hen te starten. KIRA-digi is een nationaal project dat de digitalisering van de gebouwde omgeving bevordert door snelle proeven te financieren. Palmia deed mee als leverancier van schoonmaakdiensten en de Universiteit van Helsinki als partner voor de ontwikkeling van gebruikersinterfaces.
De robot die autonoom kan manoeuvreren
"Pulurobotics begon als een oplossing voor een zeer tastbaar probleem", zegt Miika Oja , medeoprichter. “We hebben een magazijn in Tampere dat een telepresence-robot nodig had. In 2016 bestond er geen die de oneffen vloeren en obstakels in de ruimte kon overleven. Arno Munukka en ik hebben het eerste prototype ontwikkeld. Het was niet perfect totdat we Antti Alhonen tegenkwamen, een programmeur die het kon helpen autonoom te worden. "
Het prototype dat op de Murata-site werd onderzocht, is de 12e versie. Het is zo groot als een 600 x 400 DIN-doos, plat liggend op vier wielen. Het heeft tien sensoren aan de zijkanten, indicatielampjes in elk en een stofzuiger bovenop het lichaam. Aan de voorkant zit een brede zuigmond voor het vacuüm.
Terwijl de robot door de kamer beweegt, verwijdert hij het stof heel goed van de vloer. U kunt duidelijk onderscheiden waar het is geweest door de vlekkeloze strepen in de anders stoffige gebieden. Als de robot een persoon of een object op zijn pad detecteert, stopt hij onmiddellijk en probeert hij om de barrière heen te gaan. De sensoren kunnen in drie dimensies "zien", 360 graden horizontaal en 110 graden verticaal.
De stofzuiger van het prototype is een apparaat van € 65, – dat niet is geoptimaliseerd voor batterijgebruik. Daarom is de batterij van 1,3 kWh in minder dan twee uur leeg. Zonder het energie-hongerige gereedschap zou de robot dagenlang kunnen rijden met een lading van 110 kilogram.
Mechatronica en software maken een robot
Het bouwen van een robot is een multidisciplinaire onderneming. Pulurobotics kreeg hulp van de vliegtuigindustrie om de aluminium behuizing vast te klinken. Ze ontwikkelden een moederbord dat alle elektronica in één apparaat heeft. Ze ontwikkelden unieke ToF (time of flight) sensoren die zichtbaar en infrarood licht gebruiken om de omgeving in kaart te brengen. Zelfs psychologen gaven tips om de robot met mensen te laten communiceren.
“De grootste uitdaging in het project was de kaartsoftware. Het apparaat kan de ruimte nauwkeurig scannen, maar het combineren van de scans tot een samenhangend model is nog steeds moeilijk ”, geeft Antti Alhonen toe. Als gevolg hiervan staat de plattegrond van de scan enigszins scheef op het laptopscherm van Alhonen. Het gebruik van BIM als referentie zou het probleem kunnen oplossen.
De software van de robot heeft ongeveer 40.000 coderegels. Daarnaast heeft het team van de Universiteit van Helsinki een interface ontwikkeld voor het inrichten van de schoonmaakruimtes. Hun software vertelt de robot hoe hij een gebied efficiënt kan bestrijken. De robot ontvangt instructies en stuurt gegevens terug via wifi. Het kan net zo goed een 3G / 4G-verbinding zijn die bediening op afstand mogelijk maakt.
Een robot als platform
Reiniging is slechts een van de vele toepassingen van de robot. Harri Luuppala , voorzitter van het Pulurobotics-bestuur, legt uit: "In plaats van een robot voor een specifiek gebruik te ontwikkelen, hebben we besloten om een robotplatform te bouwen waarop je elke applicatie of functionaliteit kunt toevoegen."
Het projectteam heeft al veel ideeën bedacht. De robot zou een arm kunnen hebben die dingen kan optillen en verplaatsen. Hij kan bijvoorbeeld meubels stapelen voordat ze worden schoongemaakt en deze daarna weer terugplaatsen. Het kan ook items in een ruimte herschikken om de lay-out te wijzigen.
De robot kan een persoonlijke helper zijn op een bouwplaats, een vakman volgen en het gereedschap dragen. Met aangesloten camera's kan de robot fotogrammetrisch ruimtes scannen en as-built documentatie van de locatie maken. 'S Nachts zou het als bewaker kunnen dienen.
De robotachtige toekomst
“Zo'n robot verbetert de veiligheid, kwaliteit en efficiëntie op de site. Als de vloeren schoon zijn, durft niemand op het terrein rommelig te zijn ”, zegt Kärkkäinen. "We kijken absoluut uit naar een afgewerkt product van Pulurobotics."
De aanbieder is klaar om de uitdaging aan te gaan. Luuppala geeft aan dat ze al onderdelen hebben besteld voor 50 robots. Industriële reinigingsrobots zouden een van de eerste commerciële toepassingen van het platform kunnen zijn. De prijs van een robot kan oplopen tot ongeveer € 5.000, -. Robots met vergelijkbare functies kosten doorgaans tussen € 30.000 en € 50.000.
Fabian Fagerholm is onderzoeker aan de Universiteit van Helsinki en vertelt enthousiast over op gebruik geïnspireerd onderzoek. Hij denkt dat een van de belangrijkste voordelen van dit project het netwerk van professionals is geweest dat het heeft gecreëerd.
Het team van Fagerholm bouwt aan een softwarearchitectuur die ten dienste staat van robotontwikkeling. “Op een bouwplaats heb je een zwerm robots nodig. Ze konden bijeenkomen in een commandocentrum, hun instructies downloaden en naar hun respectievelijke locaties verhuizen om de klussen autonoom te doen, ”stelt Fagerholm zich voor.
Palmia levert onder meer schoonmaakdiensten in Zuid-Finland. Voor hen is robotica een strategische vraag. "Robots zijn een van de weinige manieren om de productiviteit van een schoonmaker te verbeteren", zegt Riku Moisio , de CIO van het bedrijf. Hij gelooft dat de huidige robots van consumentenkwaliteit snel kunnen uitgroeien tot nuttige industriële gereedschappen. Moisio wijst erop dat robots zeer efficiënt zullen zijn voor bepaalde duidelijk gedefinieerde functies, maar geen wondermiddel dat mensen overbodig zal maken.
Luuppala zegt dat Pulurobotics hun technologie niet heeft gepatenteerd. Hun software is open source en kan gebruikt worden op plaatsen zoals scholen die robots op hun platform willen ontwikkelen. Pulurobotics en het KIRA-digi-project hebben aangetoond dat je technologie van wereldklasse kunt ontwikkelen zonder de $ 100 miljoen financiering die concurrerende bedrijven doorgaans tot hun beschikking hebben.
“Finland is al het land van Linux. We willen van Finland het land van open-source robotica maken, ”verklaart Luuppala.
Neem voor meer informatie over het project contact op met Kimmo Kärkkäinen op kimmo.karkkainen (at) ncc.fi.
Via: AEC