Ένα ρομπότ που μαθητεύει δίπλα στον άνθρωπο

Πώς θα σας φαινόταν να προσλαμβάνατε στην επιχείρησή σας έναν εργαζόμενο που είναι αξιόπιστος, γρήγορος, ακούραστος και που δεν χρειάζεται να κάνει διάλειμμα; Έναν εργαζόμενο που θα τον πιάσετε από τον βραχίονα για να του δείξετε μόνο μια φορά τη δουλειά που πρέπει να κάνει και εκείνος θα τη μάθει (όπως ένας μαθητής μαθαίνει από τον δάσκαλο του) και ύστερα από μερικές επαναλήψεις θα αρχίσει να την εκτελεί αδιάλειπτα και με ακρίβεια;  Και όλα αυτά χωρίς να χρειαστεί να πατήσετε ούτε ένα πλήκτρο;

Τα παραπάνω περιγράφουν ακριβώς το αντικείμενο του ερευνητικού έργου ProgHRC δηλαδή, την ανάπτυξη μιας καινοτόμας τεχνολογίας που επιτρέπει σε έναν άνθρωπο να υποδείξει σε ένα ρομπότ πώς να συσκευάζει προϊόντα μέσα σε λίγα μόλις δευτερόλεπτα και στη συνέχεια να το αφήσει να λειτουργεί μόνο του: «Αρχικά, ο άνθρωπος πιάνει το ρομπότ και το καθοδηγεί υποδεικνύοντάς του π.χ. πώς να πιάνει αντικείμενα από έναν ταινιόδρομο και πώς να τα τοποθετεί μέσα σε ένα κιβώτιο. Επαναλαμβάνοντας αυτή την κίνηση 2-3 φορές, το ρομπότ καταλαβαίνει σιγά-σιγά την εργασία του και την εκτελεί πλέον χωρίς τη βοήθεια του ανθρώπου. Ένα καινοτόμο σύστημα AI με 3D όραση επιτρέπει στο ρομπότ να βλέπει γύρω του και να προσαρμόζει αυτόματα την κίνηση του», περιγράφει ο Τεχνικός Υπεύθυνος του έργου και μεταδιδάκτορας ερευνητής στο Εργαστήριο Αυτοματοποίησης & Ρομποτικής του ΑΠΘ, κ. Φώτης Δημέας.

Για να προγραμματίσει κάποιος ένα ρομπότ σήμερα να εκτελέσει μια δουλειά σε ένα εργοστάσιο χρειάζεται εξειδικευμένο προσωπικό και πολύτιμο χρόνο, μπορεί και αρκετές ημέρες, όταν πρόκειται για μια παραγωγή με συχνές εναλλαγές προϊόντων. Αυτό μεταφράζεται σε σημαντικό κόστος προγραμματισμού που προστίθεται στο συνολικό κόστος αγοράς και εγκατάστασης του ρομπότ, γεγονός που το καθιστά προσιτό μόνο σε μεγάλες βιομηχανίες.

Αυτή την ανάγκη ήρθε να καλύψει η ερευνητική ομάδα του ProgHRC αναπτύσσοντας ένα λογισμικό που δίνει στους εν λόγω ρομποτικούς βραχίονες νέες δυνατότητες προγραμματισμού, χωρίς κώδικα, ώστε να καταστήσει τα ρομπότ πιο ελκυστικά ακόμα και για μια μικρή επιχείρηση. «Αυτή η προσέγγιση δείχνει να είναι αρκετά υποσχόμενη αν δει κανείς την πορεία startups όπως η Wandelbots και η Nordbo, που έχουν σηκώσει αρκετά εκατομμύρια σε επενδύσεις. Σε αντίθεση όμως με αυτές που χρησιμοποιούν μια ειδική συσκευή που πρέπει να κρατά ο άνθρωπος για να δείχνει κινήσεις στο ρομπότ, το ProgHRC στοχεύει σε μια ολοκληρωμένη λύση για την αυτοματοποίηση εργασιών χωρίς έξτρα hardware όπου ο άνθρωπος έχει άμεση επαφή με το ρομπότ, και κατ’ επέκταση, καλύτερο έλεγχο», συμπληρώνει ο Έλληνας ερευνητής.

Αυτοματοποίηση συνεργασίας ανθρώπου  και ρομπότ

Η επωνυμία του έργου ProgHRC προέρχεται από τα αρχικά του Progressive Human Robot Collaboration και αναφέρεται στη σταδιακή αυτοματοποίηση μιας εργασίας που επιτυγχάνεται μέσω συνεργασίας της ανθρώπου και ρομπότ. Σύμφωνα με τον τεχνικό υπεύθυνο του έργου, η ιδέα αυτή ξεκίνησε το 2017 στο Εργαστήριο Αυτοματοποίησης & Ρομποτικής του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών του ΑΠΘ, ως μέρος μιας μεταδιδακτορικής έρευνας σε θεωρητικό επίπεδο

«Παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα στη διεθνή ερευνητική κοινότητα της ρομποτικής παρατηρήσαμε πολύ θετικές εντυπώσεις και αυτό μας έδωσε ώθηση να συνεχίσουμε. Έτσι το 2020 πετύχαμε σημαντική χρηματοδότηση για το συγκεκριμένο έργο από το ΕΣΠΑ στο “Ερευνώ-Δημιουργώ-Καινοτομώ” με σκοπό να ολοκληρώσουμε το R&D και να κάνουμε πιλοτικές δοκιμές. Έχουμε ήδη αναπτύξει το εργαστηριακό πρωτότυπο και μέσα στο 2022 προγραμματίζουμε να τρέξουμε τα πιλοτικά μας σε εργοστάσια παραγωγής τροφίμων στη βόρεια Ελλάδα που έχουν δείξει μεγάλο ενδιαφέρον για τη λύση που προσφέρουμε. Γενικά, έχοντας έρθει σε επαφή με αρκετούς δυνητικούς χρήστες που αναγνωρίζουν το πρόβλημα που προσπαθούμε να λύσουμε, σκοπεύουμε στην ίδρυση μιας spin-off για να μπορούμε να το διαθέσουμε εμπορικά. Μάλιστα έχουμε έρθει ήδη σε επαφή με μερικά VCs από Ελλάδα», παρεμβαίνει με τη σειρά της η Καθηγήτρια κα. Ζωή Δουλγέρη, η οποία είναι και η επιστημονική υπεύθυνη του έργου, προσθέτοντας πως κάτι που ξεκίνησε ως μια μεταδιδακτορική έρευνα πλέον απασχολεί 8 ερευνητές από το Εργαστήριο Αυτοματοποίησης & Ρομποτικής που συντονίζει το έργο ProgHRC, του οποίου εταίρος είναι και η εταιρεία SpectraTech.

Γενικά, το Εργαστήριο Αυτοματοποίησης & Ρομποτικής του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης απασχολεί σήμερα πάνω από 15 ερευνητές (μεταδιδακτορικούς, υποψήφιους διδάκτορες κλπ) με αντικείμενο τον έλεγχο ρομπότ και ιδιαίτερα τη συνεργασία ανθρώπου με ρομπότ. Είναι άρτια εξοπλισμένο με τους πιο σύγχρονους συνεργατικούς ρομποτικούς βραχίονες και αυτό βοηθά τους ερευνητές να παράγουν ερευνητικά αποτελέσματα με σημαντική απήχηση στην ερευνητική κοινότητα της ρομποτικής αλλά και να προσελκύουν χρηματοδότηση από ανταγωνιστικά ερευνητικά προγράμματα.

Εκτός του ProgHRC, το εργαστήριο με επικεφαλής την κα. Ζωή Δουλγέρη συντονίζει και δύο ευρωπαϊκά έργα στα πλαίσια του Horizon 2020. Το CoLLaboratE που εστιάζει στην ευρύτερη συνεργασία ανθρώπου-ρομπότ για τις βιομηχανίες του μέλλοντος και το BACCHUS που αναπτύσσει τη μέθοδο ελέγχου για ένα δίχειρο αυτοκινούμενο ρομπότ που μπορεί να κάνει επιλεκτικό τρύγο αμπελιών υψηλής ποιότητας.

Ευελιξία και εξοικονόμηση χρόνου

Η βασική αξία που προφέρει το ProgHRC είναι η ευελιξία μέσω AI και η σημαντική μείωση του χρόνου προγραμματισμού ρομπότ για εγκιβωτισμό προϊόντων και κατά συνέπεια του κόστους, σε σχέση με τις υπάρχουσες μεθόδους online ή offline προγραμματισμού. Όραμα της ομάδας είναι να εξελιχθεί το ProgHRC σε πρώτη επιλογή για τον προγραμματισμό ρομπότ σε οποιοδήποτε στάδιο της παραγωγής.

Όλο και περισσότερα ρομπότ εντάσσονται στις γραμμές βιομηχανικής παραγωγής παγκοσμίως επιτελώντας πλήθος εργασιών. Ειδικότερα τη χρονιά που πέρασε και σύμφωνα με στοιχεία της Association for Advancing Automation (Α3) σημειώθηκε ρεκόρ στις παραγγελίες ρομπότ στις ΗΠΑ που άγγιξαν τα 2 δις. δολάρια. «Η αγορά εγκατάστασης βιομηχανικών ρομπότ παγκοσμίως ξεπερνά τα 50$ δις, καθώς πωλούνται πάνω από 400.000 ρομπότ ετησίως, με συνεχώς αυξανόμενη τάση. Αν και το μεγαλύτερο ποσοστό του τζίρου πηγαίνει για την αγορά των ίδιων των ρομπότ, ένα αρκετά σημαντικό κομμάτι πηγαίνει στον προγραμματισμό τους. Εκεί ακριβώς στοχεύουμε, όχι απλώς στο να πάρουμε ένα κομμάτι από την αγορά, αλλά στο να την διευρύνουμε μέσω της μείωσης του κόστους προγραμματισμού», τονίζει ο κ. Δημέας.

Σύμφωνα με τον ίδιο είναι πολύ σημαντικό τα ερευνητικά αποτελέσματα να μην περιορίζονται απλώς σε μια επιστημονική δημοσίευση ή σε ένα επόμενο ερευνητικό έργο, αλλά να αξιοποιούνται και εμπορικά όπου είναι εφικτό. «Το οικοσύστημα καινοτομίας που αναδεικνύει καινοτόμες ιδέες και startups μας έχει βοηθήσει πάρα πολύ, ιδιαίτερα στο να μπορέσουμε να διακρίνουμε την εμπορική αξία πίσω από την καινοτομία και στο να την αξιοποιήσουμε. Σε  έναν τέτοιο διαγωνισμό καινοτομίας, το NextStage 2021 υποβάλλαμε για πρώτη φορά την ιδέα του ProgHRC και καταφέραμε να φτάσουμε έως τον τελικό», προσθέτει ο Έλληνας ερευνητής σχολιάζοντας πως δεν είναι λίγες οι φορές που οι ερευνητές -προερχόμενοι κυρίως από σχολές μηχανικών- πρώτα δίνουν τη λύση στην προσπάθεια μιας νέας ανακάλυψης και στη συνέχεια ψάχνουν το πρόβλημα για να την εφαρμόσουν.

«Αυτό ωστόσο δεν είναι απαραίτητα κακό. Αρκετά σύγχρονα προβλήματα στη ρομποτική έχουν επιλυθεί σε θεωρητικό επίπεδο αρκετά χρόνια πίσω, χωρίς την άμεση εφαρμογή τότε των λύσεων. Με το ProgHRC επιτυγχάνουμε να συνδυάσουμε καινοτόμες μεθόδους τεχνητής νοημοσύνης και ελέγχου ρομπότ που έχουμε αναπτύξει στο εργαστήριο μας για να επιλύσουμε πραγματικά προβλήματα που έχει η σύγχρονη βιομηχανία. Στόχος μας είναι να συνεχίσουμε την έρευνα μας με άξονα την επίλυση πρακτικών προβλημάτων στη ρομποτική εξετάζοντας παράλληλα συνεχώς τρόπους αξιοποίησης των αποτελεσμάτων μας», καταλήγει ο Φώτης Δημέας.