ISR ja EMVA

33rd ISR, Tukholma 7.-11.10.2002
Viihderoboteissa voimakasta kasvua

Hannu Lehtinen, VTT Tuotteet ja tuotanto

Teollisuusrobotteja on käytössä noin 800 000 kappaletta. Niiden markkinat heiluvat investointien kehittymisen mukaan – viime vuosina jopa hitaammin. Palvelurobottien määrä on 12 000, mutta kaksinkertaistunee neljässä vuodessa. Kodinhoitorobotteja on nyt 21 500, mutta kasvaa 700 000:een neljässä vuodessa. Viihderoboteissa kasvu on suurinta – nykyisestä 155 000:sta neljässä vuodessa 1,2 miljoonaan.

IFR eli kansainvälisten robotiikkayhdistysten liitto tekee YK:n kanssa teollisuus- ja palvelurobottitilastoja ja ennusteita. Teollisuusrobottiasennusten määrä maailmassa pieneni 21 % verrattuna edelliseen vuoteen – erityisesti Japanissa ja Koreassa.
Saksan avaruustutkimuskeskuksen robotiikkaosaston (www.robotic.dlr.de) johtaja Gerd Hirtzinger esitteli voima-anturitutkimuksiaan jo 20 vuotta sitten. Kuuden vapausasteen voimia ja momentteja mittaavaa ohjaussauvaa hänen kumppaninsa ovat toimittaneet jo useita vuosia. Nyt Gerd esitteli KUKAn kanssa tehtyä sovellusta, jossa ohjaussauva voitiin kiinnittää langattoman yhteyden avulla myös robotin yläkäsivarteen.

Volvon Tryggve Sthen näkee autoteollisuuden tulevaisuuden pitkällä tähtäyksellä positiivisesti. Syy on yksinkertainen: 380 miljoonan eurooppalaisen ja 280 miljoonan amerikkalaisen liikkuvuus on nyt huomattavasti parempi kuin loppujen 5000 miljoonan ihmisen muualla. Heidän liikkuvuutensa perustuu nyt lähinnä kävelyyn ja polkupyörään.

Stefan Axelson kertoi Volvon ostavan kaikista osista "Robcad-mallin" ja testaavan tuotantolinjan tarkkaan 3D-mallina ennen sen rakentamista. Hän myös vahvisti Ethernetin saaneen tukevan osuuden tehtaissa.

Elektroluxin hallituksen puheenjohtaja Hans Stråberg valaisi, millaista nykyinen teollinen toiminta on kodinkonevalmistajan kannalta. He vuoraavat liiketilaa Wal-Martilta, näkevät tietoverkostaan kunkin kaupan tilanteen ja tietävät vain viikon eteenpäin, mitä tuotteita tulee tuottaa.

Saksalainen KUKA (www.kuka-roboter.de) on ennakkoluulottomasti soveltanut isoa 500 kg:n hyötykuorman teollisuusrobottia huvipuistokäyttöön (Kuhnhen, 2002). RoboCoaster liikuttaa kahta henkilöä kerrallaan huvipuistossa tyypillisessä turvaistuimessa. Ja on messun kuin messun vetonaula. – Sitä suunnitellaan myös sovellettavan lentosimulaattoreiden kanssa.

Turvallisuus taataan useilla menetelmillä: kuorman ja voimien suhteen turvakerroin on 2,5, rinnakkaiset ja erilliset sähkömekaaniset turvalaitteet, laite on hyväksytetty huvipuistostandardien mukaan (DIN 4112) ja nivelissä on mekaaniset rajat mahdollista ohjausjärjestelmän hajoamista varten. – Sopii kuitenkin toivoa, että luottamus robotteihin ei kasva liiaksi. Sovelluskehittäjän tehtaissa kannattaa aina varoa robotin työalueelle menemistä. Vikaliike on yleensä sovelluskehittäjän oma vika, mutta voi myös joskus johtua robotin vikaantumisesta.

Kotiroboteissa kasvua
IFR:n tilastokirjan esimerkkinä palveluroboteista ovat öljytankkien puhdistusrobotit. Yhdysvaltalainen Public Service Electric & Gas Co. on säästänyt 74 % tankkien puhdistuksessa entisiin menetelmiin verrattuna. Tilastojen mukaan vuoden 2001 lopussa lääkinnällisissä tehtävissä – yleensä avustajina leikkauksissa – on ollut lähes 2000 robottia. Niiden määrä noussee 6000:lla vuoden 2005 loppuun mennessä.

Kotirobotteja – imurointi, ruohon leikkaus ja muut tehtävät – oli IFR:n mukaan vuoden 2001 lopussa noin 21 500. Vuosina 2002-2005 ennustetaan kasvun olevan merkittävät 700 000 kappaletta. Viihde- ja harratusroboteissa – esimerkiksi Sonyn Aibo-koira tai Legon robotit – kasvu on vastaava; nyt 155 000 robottia ja tulevien neljän vuoden aikana 1 200 000 uutta yksilöä.

Palvelurobottien kokonaisarvoksi arvioidaan nyt 160 miljoonaa dollaria. Tulevan neljän vuoden aikana uskotaan myynnin olevan 2,3 miljardia dollaria.

"Käyttäytymismallien yhdistämismenetelmän" (subsumbtion architecture) kyyhkysiä tutkimalla keksinyt Rodney A. Brooks jatkaa ja pyrkii edelleen pienoisrobottien massatuotantoon. Kyyhkyset suunnistavat useilla menetelmillä käyttäen apuna tähtiä, aurinkoa ja/tai Maan magneettikenttää. Jos jotain menetelmää ei voi käyttää, niin toinen otetaan käyttöön.

Brooks on perustanut 12 vuotta sitten irobot-yhtion (www.irobot.com), joka käynnistää parhaillaan 199 USD:n hintaisen Roomba-pölynimurirobotin toimituksia. – Se iskenee hyvin markkinoilla, joilla vakavin kilpailija on Electroluxin yli 1000 euron Trilobite-pölynimuri.
Brooks ryhmineen on myös onnistunut tekemään älykkäitä proteeseja, jotka arvaavat vammaisen aikeet ja taipuvat oikein esimerkiksi portaita laskeutuessa. Koehenkilö oli ilmeisen tyytyväinen aktiivista proteesia ensimmäistä kertaa kokeiltaessa. – Brooks ennusti myös, että kasvatamme bakteereista 15 vuoden päästä yksinkertaisia osia erilaisiin tarkoituksiin. Ja sen olevan yleistä teollista toimintaa 50 vuoden päästä.

Brooksin menetelmä tuli esille ja havainnollistettua esimerkiksi itsenäisten vedenalaisten robottien yhteydessä (Molnar et al., 2002). Sovelluksina heillä on mielessä vedenalainen kuvaaminen ja kalankasvatuksen tarkkailu.

Siivousta ja ruohonleikkuuta
Evolution Robotics -yhtiön Bernard Louvat ennustaa kotirobottien muodostavan vuonna 2010 jopa 11 miljardin dollarin markkinat – ja niiden olevan autoteollisuuden tasolla vuonna 2100. Suurimpana syynä Louvat pitää terveydenhoitokustannusten nopeaa nousua lähivuosina. Työntekijöitä yhtiössä on nyt 50 ja rahoitus on tullut joint venture -markkinoilta. Työkaluina Louvat aikoo käyttää kuvankäsittelyä ja GPS:ää tuettuna. – Sonyn mukaan kuluva vuosisata on robottien.

Husqvarnan itsenäinen nurmikon leikkuukone Auto Mower oli hyvin esillä messuilla. Se pitää kaapelilla rajatulla alueella ruohon lyhyenä ja huolehtii itse latauksestaan. Leikkuuteho on pieni turvallisuuden ja äänettömyyden vuoksi, mutta korvautuu jatkuvalla toiminnalla. Ruoho hienonnetaan niin pieneksi, että se maatuu esitteiden mukaan nopeasti. Hinta on vielä melko korkea – noin 2000 €.

Siemens myy siivouskoneille itsenäisiä liikkeitä mahdollistavaa ohjausjärjestelmää nimeltä SINAS (Lawitzky, 2002). Se koostuu tietokonelaitteistosta, navigointiohjelmistosta, laserskannerista, gyrosta ja ultraäänijärjestelmästä sekä keskustietokoneen valvontaohjelmistosta. Siemensin mukaan sitä on testattu jo lähes sadassa sovelluksessa kuten kauppakeskuksissa, lentokentillä ja varastoissa – yleensä ihmisten joukossa liikkuen. Operaattori ajaa opetusvaiheessa laitetta käsiajolla. – Esteen havaitessaan robotti odottaa. Jos odotus on liian pitkä, käynnistetään esteen kiertäminen.

Lundin yliopisto on mukana kehittämässä liikerajoitteisille apurobottikonseptia nimeltä MATS (Bolmsjö et. al., 2002). Käsivarsi liikkuu yleensä pyörätuoliin kytkettynä henkilön mukana. Matomaisen käsivarren molemmissa päässä on tarraimet ja kytkeytymispalat pyörätuoliin tai oleellisiin paikkoihin – kuten kylpyhuoneeseen tai lieden vierelle – sijoitettuihin kiinnityskohtiin. Niiden kautta käsivarsi kytkeytyy myös teholähteisiin ja tietoverkkoihin – tai voi liikkua vierekkäisten kiinnityskohtien alueella. Telakoinnissa käytetään ohjaavien mekaanisten pintojen lisäksi web-kameroita ja merkki-LEDejä. – Käsivarren mekaaninen suunnittelu on meneillään – ja onnittelun arvoista, jos onnistuu vision mukaisilla vaatimuksilla.

Sveitsiläinen BlueBotics on toteuttanut vanhan – mutta hyvän – idean neuvoa näyttelyvieraita itsenäisen opasrobotin avulla (Tomatics et. al., 2002). Paikannusta parannetaan sovittamalla seinähavaintoja kartalla oleviin suoriin. RoboX:llä on kasvot ja se tietenkin juttelee opastettavien kanssa – katsoen heitä silmiin. Kehitys aloitettiin vuoden 2001 alussa, ja robotteja on nyt rakennettu 11 kappaletta. Suurimpina ongelmina – muttei merkittävinä – ovat olleet toimistotarkoituksiin tehdyn käyttöjärjestelmän käyttäminen ja yleisön innostus kiusata robotteja.

Lisätietoja: etunimi.sukunimi@vtt.fi

Viitteet:
Bolmsjö, G., Olsson, M., Lorentzon, U. 2002. Development of a general purpose robot arm for use by disabled and elderly at home. Proc. 33rd ISR (International Symposium on Robotics) October 7 – 11, 2002, Stockholm, CD-rom

Kuhnhen, M. 2002. Entertainment Robotics – Are we being taken for a ride? Proc. 33rd ISR (International Symposium on Robotics) October 7 – 11, 2002, Stockholm, CD-rom

Lawitzky, G., A Navigation System for Autonomous Service Robots:Product Design Issues and Field Experience, Proc. 33rd ISR (International Symposium on Robotics) October 7 – 11, 2002, Stockholm, CD-rom

Molnar, L., Toal, D., Flanagan, C. 2002. Evolving The Control Architecture For An Autonomous Underwater Vehicle, Proc. 33rd ISR (International Symposium on Robotics) October 7 – 11, 2002, Stockholm, CD-rom

N., N., 2002. World Robotics 2002 – Statistics, market analysis, forecasts, case studies, and profitability of robot investment. United Nations, (ISBN 92-1-101047-0, ISSN 1020-1076)

Tomatis, N., Philippsen, R., Jensen, B., Arras, K. O., Terrien G., Piguet, R., Siegwart, R. Building a Fully Autonomous Tour Guide Robot: Where Academic Research Meets Industry, Proc. 33rd ISR (International Symposium on Robotics) October 7 – 11, 2002, Stockholm, CD-rom

Konenäön kattojärjestöä puuhataan Eurooppaan

Antti Soini, Konenäköjaoksen hallituksen jäsen, Kehittämis- ja palvelukeskus O'Sata, Satakunna ammattikorkeakoulu

Syyskuun 19 päivänä olin Konenäköjaoston kutsuttuna edustajana Zürichissä kokouksessa, jonka tavoitteena oli toisaalta laatia periaatteellinen rakenne perustettavalle Euroopan konenäköjärjestölle, englanniksi European Machine Vision Association (EMVA), ja toisaalta suunnitella ensimmäistä eurooppalaista konenäön bisneskonferenssia ensi kevääksi Barcelonaan.

Edustettuna oli Englannin konenäköjärjestö (UKIVA), Saksan konenäköklubi, jota koordinoi VDMA sekä joukko konenäön laitevalmistajia eri Euroopan maista (IVP Integrated Vision Products AB Ruotsista, DataPixel S.L. Espanjasta, Teseik Ltd Kreikasta, Adimec Advanced Imaging Systems bv Hollannista, Eurosys s.a. Belgiasta, StockerYale Irlannista ja Photonfocus Sveitsistä) sekä Messe Stuttgart messujärjestäjänä.

Joukko oli melko heterogeeninen, joten keskustelusta tuli varsin värikäs. Voin vakuuttaa, että taistelin kuin leijona suomalaisten intressien ja suomalaisen Konenäköjaoksen mallin puolesta, mutta kokouksessa oli pakko hyväksyä tiettyjä kompromisseja.

Taustaa neuvotteluille
1. EMVA:a on yritetty perustaa aiemminkin (1995) kun Euroopassa vielä oli useampia aktiivisia konenäköklubeja. Silloin tavoitteena oli perustaa klubien klubi, siis kattojärjestö kansallisille klubeille. Tästä ei kuitenkaan päästy yhteisymmärrykseen, ja samoihin aikoihin Saksan konenäköklubi hajosi ja organisoitui sittemmin uudella pohjalla. Belgian klubi on sittemmin hiljentynyt.
2. Amerikkalaisten vastaava järjestö Automated Imaging Association (AIA) on näyttävästi esillä mm. webbitarjonnallaan. Se ottaa jäsenikseen myös eurooppalaisia yrityksiä, mutta tiedottaminen on varsin isänmaallispainotteista. Tälle halutaan selkeä vastine Eurooppaan.

Kokouksen kulkua
1. Suurin ongelma syntyi ristiriidasta meidän henkilöjäsenmallimme ja muiden yritysjäsenyyksien välillä. Olemme sikäli poikkeava, että muualla klubeissa on vain yritysjäseniä kun taas tieteellisissä hahmontunnistuksen ja tietokonenäön yhdistyksissä on pääosin tutkijoita jäseninä. Ilmeistä on, että EMVA:ssa tulee olemaan vain yritysjäseniä. Toki meilläkin on kannatusjäsenkäytäntö sekä Automaatioseurassa että Klubissa.
2. Toinen merkittävä konflikti näytti olevan tutkimuslaitosten osallistuminen. UKIVA suunnittelee tutkimusyksikköjäsenyyttä omaan organisaatioonsa ja oli siis meidän kannallamme, mutta konenäköyritykset näyttivät suhtautuvan etenkin yliopistojen ulkopuolisiin tutkimuskeskuksiin varsin nuivasti vedoten huonoihin kokemuksiinsa teknologian siirtymisestä.
3. Koska sekä me (VCF) että UKIVA edustavat merkittävää jäsenpotentiaalia, päätettiin ottaa aikalisä, jolloin tulemme valmistelemaan omaa ehdotustamme. Esillä oli myös vaihtoehto, että kansalliset klubit voisivat ainakin alkumatkassa olla mukana omalla liittymissäännöllään. Tämä tosin ei saanut laajaa kannatusta.
4. AIA:ssa on tutkimusyksiköt, konsultit, ym. ovat omassa kategoriassaan ja jäsenmaksu on 300 $.
5. Loppukäyttäjät ovat myös omana ryhmänään 500 $:n jäsenmaksulla.
6. Laitetoimittajilla jäsenmaksu lähtee 600 $:sta ja kasvaa liikevaihdon mukaan.

Miten tästä jatketaan
1. Konenäköjaoston hallitus seuraa neuvottelujen etenemistä ja tekee päätöksen liittymisestä, kun ehdoista on sovittu.
2. Todennäköinen toimiva malli voisi olla sellainen, jossa yritysjäsenet ja toivottavasti myös asiasta kiinnostuneet tutkimusyksiköt voisivat jatkossa halutessaan liittyä suoraan EMVA:an.
3. Kansallinen Konenäköjaos tulisi jatkossa suuntautumaan enemmän kotimarkkinoille ja kansalliseen tiedottamiseen. Toisaalta esim. Vision Boulevard voisi jatkossakin olla klubin tuote.
4. Mikä tulisi olemaan lehtemme kohtalo? Suomenkielisestä versiosta on puhuttu aiemminkin. Toisaalta englanninkielisellä on laajempaa käyttöä, eikä ainakaan Zürichissä oma lehti saanut paljoa kannatusta vaikkakin kaikki halusivat välttämättä saada oman kappaleensa meidän lehdestämme.
5. Jäsenmaksu on myös kysymys, joka arveluttaa. Läsnäolijat lähtivät 500 €:n jäsenmaksusta. Ehkä AIA:n malli toisi siihen porrastusta.

Joulukuun 2. päivänä asian käsittelyä jatkettiin Stuttgartissa Vision Show'n yhteydessä pidetyissä neuvotteluissa. Nyt näyttää siltä, että klubille tulisi jäsenmaksu suuruusluokkaa 1500 €. Tällä jäsenmaksulla olisimme mukana seuraamassa konenäön kehitystä Euroopassa ja saisimme oman äänemmekin kuuluviin. Sopimusmallin käsittely on kuitenkin vielä kesken.

Barcelonassa pidettävän perustavan kokouksen yhteydessä tulisi olemaan myös business-seminaari EMVC = European Machine Vision Conference. Sen todennäköinen pitoaika on 23.-24.5.2003. Ohjelmassa käsitellään eri maiden konenäköliiketoiminnan kehitystä, eurooppalaista konenäön klusteria (EUTIST-IMV), konenäön roolia tulevassa 6. puiteohjelmassa, alan standardointia, konenäön projektointia sekä anturoinnin ja valaistuksen viimeisintä teknologiaa.

Yhteenvetona toteaisin, että EMVA:n kohtalon kysymys on, pystyykö se luomaan jäsentensä kesken yhteistyötä ja tarjoamaan jäsenilleen vastinetta sijoitukselle. Se onnistuu vain, jos se saa riittävästi aktiivisia yrityksiä mukaan, yrityksiä, jotka näkevät eurooppalaisen yhteistyön merkityksen omalle toiminnalleen. Tässä olisi nyt mahdollisuus kehittää eurooppalaisia alliansseja ja vahvaa alan yrityspohjaa nykyisen varsin sirpaleisen yrityskentän sijaan.

Kansallinen klubimme tullee jatkamaan toimintaansa paljolti entisin tavoittein. Yhteistyö EMVA:n kanssa on toisaalta ikkuna eurooppalaiseen laitekehitykseen, toisaalta se on myös yksi kanava kansainvälisiin yhteyksiin ja näkyvyyteen. Siihen kannattaa lähteä mukaan – ainahan voi vetäytyä pois, jos tuotos/panos ei tyydytä.

Lisätietoja antti.soini@samk.fi