Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Laboratoř kolaborativní robotiky

Laboratoř kolaborativní robotiky se zaměřuje na aplikace spolupráce robotu s člověkem. Hlavním cílem je výzkum a vývoj intuitivních metod interakce mezi obsluhou a strojem, a také zajištění bezpečného provozu. S tím souvisí problematika monitorování pracovního prostoru robotu, detekce, identifikace a přesná lokalizace objektů. Dále se zabýváme real-time řízením robotů a vizualizaci aktuálního stavu pracoviště operátorovi. 

Kromě vědeckého výzkumu a vývoje se také věnujeme výuce studentů. Naše laboratoř poskytuje praktické zkušenosti, které studentům umožňují získat cenné dovednosti a znalosti v oblasti práce se spolupracujícími roboty, zabezpečením pracovišť a také spolupráci s periferiemi robotu. 

Zaměření laboratoře:

Ovládání robotu gesty

Systémem detekce a lokalizace rukou a detekcí prováděného gesta můžeme tvořit příkazy pro robot a ty následně provádět. Tento systém využívá RGB-D kamery pro monitorování pracovního prostoru a následně vyhodnocuje informace o rukách operátora. Tyto informace jsou využity například k vytváření průjezdních bodů, pohybu robotu a dalším instrukcím, které jsou robotem prováděny. Zabýváme se jak detekcí gest, vizualizací informací obsluze, tak real-time ovládáním samotného robotu.

Optimalizace pohybu robotu

Lehké roboty využíváme k optimalizaci pohybů robotu mezi jednotlivými průjezdními body. Kolaborativní roboty mají standardně implementované senzory měřící elektrický proud odebíraný pohony, což využívají k detekci kolizních stavů. V naší laboratoři využíváme tyto informace k optimalizaci pohybů a zkoumání vlivu různých algoritmů plánování pohybu na provozní parametry robotu.

Demonstrační a výukové úlohy

Máme připravené kompletní výukové materiály a kurzy zaměřené na práci s kolaborativními roboty, které již úspěšně probíhají pro středoškolské pedagogy. Tyto kurzy zahrnují úvod do robotiky, bezpečnostní zásady a praktické dovednosti programování a manipulace s coboty, přičemž veškeré podklady – od prezentací, pracovních listů po interaktivní návody – byly vytvořeny s ohledem na potřeby pedagogů a jejich žáků. Díky těmto kurzům získávají učitelé klíčové dovednosti a znalosti, které jim umožňují efektivně zapojit kolaborativní roboty do výuky a předat studentům potřebné technické kompetence.

Vybavení laboratoře:

Robot UR3

UR3 je kolaborativní robot od společnosti Universal Robots, navržený pro lehčí úkoly a menší pracovní stanice. S dosahem 500 mm a maximálním zatížením 3 kg je ideální pro úkoly jako montáž, testování a obsluha strojů v kompaktním pracovním prostoru. Tento robot je umístěn na mobilním stolku.

Robot UR3e

UR3e je inovovaná verze UR3 s pokročilými snímači síly a točivého momentu a intuitivním ovládáním. Nabízí stejný dosah 500 mm a nosnost 3 kg, ale díky platformě e-Series poskytuje vyšší přesnost, bezpečnost a flexibilitu pro různé aplikace. Dva roboty tohoto typu jsou umístěny na pracovištích určených pro asistovanou montáž.

Robot UR10e

UR10e je výkonný kolaborativní robot s dosahem 1300 mm a nosností 10 kg, což ho činí vhodným pro úkoly jako paletizace, manipulace s materiálem nebo obsluha větších zařízení. Jako součást e-Series má integrované snímání síly a točivého momentu pro přesnou kontrolu pohybu.

Robot ABB YuMi

ABB YuMi je dvouruký kolaborativní robot speciálně navržený pro jemnou montáž a manipulaci s menšími komponenty. Díky flexibilním paži s přesným pohybem, schopnosti pracovat vedle lidí a integrovaným bezpečnostním funkcím je ideální pro montáž elektroniky a jemnou výrobu.

Efektor OnRobot RG2 a RG6

Uchopovače RG2 a RG6 od OnRobot jsou dvouprsté kolaborativní uchopovače s nastavitelným dosahem, přičemž RG2 nabízí dosah až 110 mm a nosnost 2 kg, zatímco RG6 má dosah 160 mm a nosnost 6 kg. Oba modely jsou flexibilní a vhodné pro různé aplikace včetně montáže, balení a manipulace s předměty různých velikostí a hmotností.

Šroubovák Kolver Pluto + robotický podavač šroubů Oktake

Kombinace šroubováku Kolver Pluto a robotického podavače šroubů Oktake představuje ideální řešení pro automatizované šroubování. Šroubovák Kolver Pluto je přesný elektrický nástroj, který umožňuje nastavení točivého momentu, a podavač Oktake zajišťuje automatické dávkování šroubů, což zrychluje a zefektivňuje proces montáže.

Personální obsazení

Vybrané vědecké publikace laboratoře:

Článek zkoumá využití ručních gest jako ovládacího rozhraní pro robotické systémy v kolaborativních pracovních prostředích, zejména ve výrobě. Představuje systém, který umožňuje intuitivní spolupráci mezi lidmi a roboty pomocí jednoduchých gest pro přímé definování trajektorií robotů, což odlišuje tento přístup od běžných metod. Rozhraní využívá tři RGB-D senzory ke sledování pohybů rukou operátora, přičemž data jsou zpracovávána pomocí jednotek Jetson Nano. Systém, založený na detektoru MediaPipe pro rozpoznávání gest, byl testován v experimentu s 20 dobrovolníky, který ukázal, že definice trajektorií je s tímto rozhraním rychlejší než tradiční metody. Výsledky potvrzují přínos systému a naznačují možnosti jeho dalšího rozvoje.

Tento článek se zaměřuje na využití náhodného generování dat pro vytvoření syntetických datasetů, které slouží k trénování modelů segmentace hloubkových snímků pro lokalizaci ruky. Autoři představují nové syntetické datasety vhodné pro průmyslové aplikace sledování ruky a připravili i předem natrénované modely. Byla provedena analýza datasetů k posouzení faktorů ovlivňujících generalizaci modelů, s doporučeními pro přizpůsobení simulací k dosažení kvalitních výsledků. Přístup překonává omezení analytických metod, jako je barva či orientace ruky. I bez reálných snímků dosahují modely přesnosti až 90 % a jsou navrženy pro prostředí, kde operátor sdílí pracovní prostor s robotem.

Článek se zaměřuje na simulaci prostředí pro generování datasetů pro trénink neuronových sítí. Je určen pro průmyslové aplikace, kde pracovník sdílí pracovní prostor s robotem. Autoři analyzují parametry prostředí ovlivňující výsledky modelů a nabízejí doporučení pro přizpůsobení simulace specifickým aplikacím.

Tento výzkum zkoumá možnosti zlepšení spolupráce mezi člověkem a robotem pomocí plánování pohybů robotu v kombinaci s haptickou zpětnou vazbou. Systém byl vyvinut s cílem zvýšit efektivitu komunikace plánované trajektorie robotu a jeho adaptabilitu na průmyslové aplikace.

Tento výzkum analyzuje přesnost a stabilitu výsledků sledování rukou pomocí senzoru Leap Motion. Studie se zaměřila na metody sledování rukou a jejich aplikaci v průmyslovém prostředí. Výsledky ukazují významné rozdíly v přesnosti a stabilitě v závislosti na konkrétních podmínkách, přičemž senzor se jeví jako užitečný nástroj pro interakci mezi člověkem a robotem.

Článek zkoumá plánování pohybu robotů podle standardu ISO/TS 15066 v prostředí spolupráce člověka a robota. Studie analyzuje bezpečnostní aspekty a optimální strategie pohybu pro dosažení vyšší efektivity v kolaborativních úlohách.

Tento článek rozšiřuje přístup ke zlepšení vzájemného vnímání během spolupráce člověka a robota pomocí haptických zařízení umístěných na rukou uživatele. Autoři představují prostorovou haptickou zpětnou vazbu, která intuitivně komunikuje plánovanou trajektorii robota prostřednictvím aktivace šesti vibračních motorů reprezentujících ortogonální souřadnicový systém. Vibrace se aktivují na straně nejbližší budoucí dráhy robota. Pro hodnocení účinnosti systému byly provedeny dvě uživatelské studie. První analyzovala schopnost uživatelů rozlišit aktivaci jednotlivých vibračních motorů, druhá pak celkovou použitelnost zařízení při zlepšování povědomí uživatele o pohybu robota. Výsledky ukázaly, že nový systém umožňuje rychlejší splnění úkolů a zlepšuje povědomí o trajektorii robota. Většina účastníků (82 %) upřednostnila tento systém oproti předchozí verzi bez směrové zpětné vazby a vizuální inspekci. Tento výzkum přináší významný pokrok v oblasti intuitivních rozhraní pro kolaborativní robotiku a nabízí praktické aplikace pro průmyslové využití.

Tento článek představuje novou metodu pro zlepšení energetické efektivity pohybu robotů při provádění bodového pohybu. Cílem je snížit spotřebu energie během pohybů, které nejsou závislé na konkrétní trajektorii. Nová metoda generování trajektorií využívá optimalizaci pomocí částicového roje (PSO) v kombinaci s Bézierovými křivkami pro interpolaci. Experimenty ukazují, že tato metoda může ušetřit až 40 % energie u nejlepších trajektorií, přičemž i v nejhorším případě dosahuje úspory alespoň 10 %. Výsledky byly ověřeny reálnými testy na robotickém rameni UR3, což potvrzuje efektivitu této metody ve výrobních a kolaborativních aplikacích.

Pojďte k nám studovat

Objevte, proč je studium na Katedře robotiky tou správnou volbou. Zjistěte, co a jak můžete studovat a jaké příležitosti vás čekají.

Typy studia

Prozkoumejte různé typy studia, studijní plány a specializace, které nabízíme, a vyberte si tu nejlepší cestu pro vaši kariéru.