Tallinna Tehnikaülikooli tiiva all asub täna 2 laborit, kus virtuaalreaalsuse teemaga tegeleb ligi paarkümmend inimest. Käisime külas tööstustele spetsialiseerunud virtuaalreaalsuse laboris IVAR*, kus uuritakse, kuidas tootmisseadmeid virtuaalreaalsuses juhtida.
Täna pole virtuaalreaalsuse teema enam pelgalt tulevikku vaatav, vaid suured maailma ettevõtted on turule toonud ridamisi tooteid, millel on virtuaalreaalsusega ühitamise võimekus. Virtuaal- ja liitreaalsuse rakenduste kasutatavus tööstustes sõltub nii ettevõtte suurusest, töötajate arvust kui ka valdkonnast, kus tööstusettevõte tegutseb.
Koolitamisest hoolduseni
TTÜ inseneriteaduskonna mehaanika ja tööstustehnika instituudi doktorant-nooremteaduri Vladimir Kutsi sõnul saab virtuaalreaalsust kasutada töötajate koolitamisel. „Näiteks saame virtualiseerida operaatori tööpingi ja õpetada operaatorit selle pingiga töötama virtuaalreaalsuses,“ selgitab Kuts. Teisisõnu on loodud mingi masina digitaalne kaksik, mis võimaldab töötada pingiga, mida reaalsuses ei eksisteeri ning inimest on võimalik n-ö kaugemalt juhendada. „Juhendaja saadab operaatori kaameravaatele juhendid või ütleb, kuhu minna ja mida vajutada. Nii saame arvuti tagant vaadata, mida inimene reaalselt tootmises näeb. „Uus operaator on masina juures, kuid keegi, kes teda juhendab, on kaugemal, kasvõi teiselpool maakera,“ lisab Kuts.
Samuti on võimalik tootmises prille kandes või tahvlit käes hoides saada ülevaade masinate tööst. „Vaadates töös oleva seadme peale, saame juhtnöörid, mis nupule tuleks vajutada, et viga parandada,” selgitab Kuts, kuid lisab, et eesmärk on siiski ennetatava hooldusega seisakuid üldse tootmises vältida. „Enne masina käivitamist on võimalik teha sellele eelkontroll: silma ette ilmuvad punktid, mida peab läbima. Kui mingi punkt on läbitud, ilmub silma ette teade, et see punkt on kontrollitud ning lõpuks ka kinnitus, et võib seadme käima panna.“
Eesmärk tootmist juhtida
Tulevikus liigutakse kindlasti sinna poole, et inseneridel on võimalik tööstuses kasutatavad masinad kaugteel seadistada. „Robootika demokeskuses digitaliseerimegi tootmisruumi, et demorobotite peal võimalikke stsenaariume enne läbi mängida, kui need tootmisesse jõuavad,“ lausub Kuts. Täna on arendusfaasi lõppstaadiumis tarkvara, mis ühendaks virtuaalreaalsuse tegeliku reaalsusega. „Prillid, tabletid jms on vaid riistvara, mis muudatusi jälgida aitavad. Võtmetähtsusega on tarkvara, mis aitab analüüsida, kuidas virtuaalreaalsuses tehtud muudatused tootmist mõjutavad ja kui see mõju on positiivne, siis need üle kanda reaalsusesse.“
Kuts toob ka siinkohal näite, et laboris pelgalt ei jälgita tootmises kasutatavate seadmete tööd, vaid eesmärk on neid mõjutada ehk siis juhtida. Lihtsaim näide on ohutussüsteemide test. „Selle abil saame laboritingimustes testida roboti tööd, et viia tööõnnetuste risk miinimumini. Selleks virtualiseeritakse nii robotid kui selle küljes olevad andurid, samuti luuakse virtuaalreaalsuses inimese avatar, kes virtuaalreaalsuses robotiga tööle hakkab,“ kirjeldab Kuts, kuidas katsetatakse laboritingimustes masina n-ö piire.
Reaalsesse tootmisse
Siit edasi muutub oluliseks, kuidas laboris saadud teadmine reaalsesse tootmisse viia. Kuts selgitab, et robotid, masinad ja andurid on ühendatud kontrolleriga, mis juhib nii virtuaalset kui reaalset liini. „Nii saame mingil ajahetkel salvestada reaalsest liinist kõik andmed ja läbi mängida erinevaid situatsioone virtuaalreaalsuses, optimeerida ja teha tootmist efektiivsemaks ja kiiremaks. Kui salvestame muudatused kontrollerisse, siis järgmises ringis hakkab optimeeritud programm töötama juba reaalses tootmises. Me ei pea selleks peatama meie reaalset tööstusliini, seega ei kaota ka aega ega raha,“ selgitab Kuts, kuidas kontroller programmeeritakse ümber virtuaalses maailmas.
Täna on TTÜ demolaboris kolm tööstusrobotit: tööriistade vahetamise rakisega robot, sorteerimisrobot ja CAD-mudelite tegemiseks mõeldud 3D-skänneriga robot. Viimasega saab objekti 7 mikroni täpsusega digitaliseerida. Lisaks on olemas mobiilne robot, mis on suuteline kohale viima erinevaid tootmises vajaminevaid detaile. Plaanis on hankida ka koostöörobot – see annab võimaluse töötada robotil inimesega õlg õla kõrval. Piltlikult öeldes kruvib inimene paika ühe kruvi, robot aga samal ajal teise.
Valmimas on ka tarkvara, mis ühendab virtuaal- ja reaalmaailma. Teisisõnu: kui siiani oli olemas simulatsioonikeskkond, millega sai reaalset tootmisliini virtuaalreaalsusega ühendada ja võimalik oli jälgida, kuidas seadmed tootmises toimivad, siis tänaseks on valminud liides, mis annab inseneridele võimaluse virtuaalreaalsuses roboteid ümber programmeerida ja seda ka reaalsesse tootmisse üle kanda. Seega on sild virtuaalsuse ja reaalsuse vahel valmis, nüüd oodatakse ettevõtteid, kellega koos seda piloteerida.
„Praegu käivad läbirääkimised mitmete tööstusettevõtetega,“ sõnab Kuts ja innustab huvi korral TTÜ-ga ühendust võtma. Seni teadustöö raames tehtud arendused hakkavad liikuma reaalsesse tootmisse. „Aasta jooksul toimub testimine mõne ettevõtte baasil, seejärel saame juba suuremas mahus oma teenust pakkuda.“
* IVAR – Industrial Virtual and Augmented Reality lab (IVAR lab)
Hea teada!
Kuidas saab virtuaalreaalsus reaalsuseks?
- Seadmetel on erinevad andme-edastusprotokollid, mida on vaja tõlkida. Virtuaal- ja liitreaalsuse kasutamine eeldab, et programm konverdib andmed erinevatest masinatest ühte failiformaati. TTÜ-s on kasutusel ROS-programm – Robot Operating System – vabavara, mis kogub reaalajas robotite kinemaatilised andmed kokku ja saadab platvormile. Sealt juba konverditakse see vajalikku formaati ja saadetakse pilve, kus seda analüüsitakse. Pärast vajalike muudatuste programmeerimist saadetakse signaal tagasi kontrollerisse, mis käivitab muudatused reaalses tootmises.
Milleks on võimalik tööstustes virtuaal- ja liitreaalsust kasutada?
- koolitused
- kohtumised ja arutelud
- seadmete ennetav hooldus
- monitoorimine
- optimiseerimine ja reaalsete tootmisliinide ja/või robotite töö ümberprogrammeerimine virtuaalreaalsuses ilma katestusteta
Virtuaalreaalsust kasutatakse juba täna
Tekst: Kadri Tamm
Virtuaalreaalsuse teemaga on maailmas tegeletud üle paarikümne aasta. Rakendus pole küll veel jõudnud laiadesse massidesse, kuid vaadates tehnoloogia arengu kiirust, on see vaid ajaküsimus.
Ka Eestis on ettevõtteid, kes kasutavad oma igapäevatöö osana virtuaalreaalsust. Nende hulgas on ehitus- ja kinnisvaraettevõtted, kes kasutavad seda toodete ja kinnisvaraobjektide turundamiseks. Nn 360-kraadine vaade võimaldab huvilistel heita pilk uude kodusse või liikuda ringi renditaval kontoripinnal. Virtuaalreaalsuse lahendusi kasutavad üha agaramalt ka Eesti kõrg- ja kutsekoolid. Nii saab VR-tehnoloogia abiga kogeda ehedat kohaloleku emotsiooni olenemata asukohast – appi tulevad spetsiaalsed prillid ja audiovisuaalsed lahendused. Liit- ja virtuaalreaalsuse lahenduste tegemine on olnud nii mõlelegi ettevõtetele hüppelavaks ka välisturgudele sisenemisel.
Kui jätta kõrvale 360-kraadi videod, on virtuaalreaalsusele arendamine sisuliselt mänguarendus uue spetsiifikaga. Tegemist on nn „tõsise mänguga“, kus mängurakendused jõuavad reaalsesse tootmisse. Eestis on Kutsi sõnul kokku 4 ettevõtet, kes arendavad VR-lahendusi. Need ettevõtted saavad käe külge lüüa ka VR-lahenduste väljatöötamisele tööstustes.
„Meie ülesanne on mehaanika- ja inseneriteadmistega sellele kaasa aidata. Lisaks TTÜ teadlastele oleme kaasanud ka konsultandid tööstuse poolelt, samuti kogume kogemusi mujalt riikidest,“ tõdeb Kuts, et võrgustikus olemine on sellise teema puhul vältimatu ning know-how tuleb võtta ka väljastpoolt. Eesrinnas on siin nii Saksamaa, Ungari, Itaalia, Suurbritannia, Prantsusmaa, Šveits kui Hispaania. Ja kuigi arendusele tuleb planeerida teatud kulu, on Kutsi sõnul võita palju enam.
