Kun lähdin selvittämään, mikä robotiikassa on juuri nyt uutta ja kiinnostavaa, sain monelta suunnalta vastaukseksi tutun sanan: tekoäly. Asiaa pidemmällä tutkiessani selvisi, että älykkäiden robottien aika on vasta tulevaisuudessa. Millainen niiden älykkyys silloin on, on suhteellista. Kuten kaikessa tekoälyssä, älykkyys on roboteille opetettua.

Koska älykkäät robotit eivät ole tässä ja nyt, tutkitaan aluksi liikkuvia robotteja eli mobiilirobotteja. Ne auttavat työntekijöitä yhä useammissa sovelluksissa samalla tavalla kuin kiinteästi asetetut yhteistyörobotit eli cobotit.

Tutkimusta ja innovaatioita pk-yritysten hyväksi

Kokkolassa, Ylivieskassa ja Pietarsaaressa toimiva ammattikorkeakoulu Centria kehittää robotiikkaa erityisesti paikallisten teollisuusyritysten tarpeisiin. Niille se tarjoaa hankkeita muun muassa automaation, tekoälyn ja IoT-teknologian hyödyntämiseen.

Centrian robotiikkatutkimuksessa ja -kehityksessä keskitytään käytännön sovelluksiin pk-yrityksille. Niillä yritykset tehostavat tuotantoaan ja parantavat kilpailukykyään. Alueen pk-yrityksillä ei juuri ole omia tki-resursseja.

”Olemme ottaneet käyttöön, testanneet ja kehittäneet robotiikan uusia laitteita ja menetelmiä. Kokeilujen jälkeen yritykset ovat päättäneet, kannattaako niiden hyödyntää robotteja tuotantokäytössä. Tämän toimintatavan myötä olemme saaneet paljon innovatiivisia yrityksiä mukaan hankkeisiimme”, Sakari Pieskä sanoo.

Pieskä toimi ennen viimevuotista eläköitymistään pari vuosikymmentä Centrian vanhempana tutkijana ja sitä ennen opettajana. Robotiikkahankkeet ovat olleet hänen leipälajinsa, muun muassa Oulun VTT:llä.

Mobiilirobotiikkasovellukset kehittyvät Pieskän mukaan nopeimmin logistiikassa, terveydenhuollossa ja maataloudessa. Centria on tehnyt näissä hankkeissa paljon yhteistyötä oululaisen robotiikkayritys Probotin kanssa.

Leipälajina mobiilirobotiikan innovointi

Probotin toimitusjohtaja Matti Tikanmäellä on syvät juuret robottiteknologiaan. Hän tuli vuosituhannen alussa veljensä perässä Oulun yliopiston älykkäiden järjestelmien ryhmään työskentelemään robotiikkasovellusten parissa.

Siellä veljekset kehittivät konenäön, telerobotiikan sekä mobiilirobotiikan sovelluksia. Vuonna 2006 he perustivat Probotin, joka on kasvanut vuosien varrella nykyiseen parinkymmenen hengen yritykseksi.

Mobiilirobotiikka on Probotin erikoisala.

”Mobiilirobotiikkaa on kaikki sellainen robotiikka, jossa robotti liikkuu kiinteätä robottia laajemmalla alueella. Sen avulla automaatiota viedään joka paikkaa”, Tikanmäki sanoo.

Mobiilirobotin pitää sopeutua muuttuvaan ympäristöön kuten erilaisiin sää-, lämpötila-, kosteus- ja valaistusolosuhteisiin. Ne voivat aiheuttaa robotille ongelmia, joiden ratkaiseminen on Probotin leipälaji.

”Monet eteen tulevat ongelmat ovat sellaisia, joiden parissa työskentelemme ensimmäisen kerran. Teemme innovaatioita ja tietty pioneerihenki leimaa työtämme”, Tikanmäki sanoo.

Logistiikka, verkkokauppa ja sairaalat robotisoituvat

Mobiilirobottien logistiikkasovelluksista Pieskä nostaa esille Ylivieskasta kotoisin olevan Kärkkäisen tavarataloketjun, joka on investoinut 10 miljoonaa euroa AutoStore-varastoonsa. Siellä noin sata mobiilirobottia auttaa materiaalivirtojen hallinnassa. Automaatio ja robottien käyttö on edellytys, jotta yritys onnistuu verkkokaupan kasvattamisessa ja kansainvälistymisessä.

Vastaavia mobiilirobotiikkaan perustuvia verkkokaupan keräilyratkaisuja on muun muassa Helsingin Ruoholahden Citymarketin verkkokauppavarastossa ja parhaillaan valmistuvassa talotekniikkatukku Onnisen keskusvarastossa Hyvinkäällä. Ikealla on Kuopion varastollaan noin 40 verkkokauppaa tehostavaa mobiilirobottia.

AGV-trukit (Automated Guided Vechile) ovat eräänlaisia robottitrukkeja. Niitä käytetään teollisuudessa ja logistiikkakeskuksissa. Tyypillisessä sovelluksessa AGV hakee tuotannosta tai saapuvan tavaran alueelta tavaraa vakiopaikoille varastoon siihen tahtiin, kun tavaraa saapuu. Tätä työtä se voi tehdä liki vuorotta. Välillä AGV käy lataamassa omatoimisesti akkunsa.

Hiljaisina aikoina AGV:llä voi olla muita tehtäviä kuten varastossa ja tuotannossa olevien roska-astioiden siirtoa lastauslavalle. AGV-ratkaisuja on ainakin talotekniikka- ja yhdyskuntatekniikkaratkaisuja toimittavalla Uponorilla, teollisuuden prosessilaitevalmistaja Sultzerilla sekä palvelulogistiikkayritys HUB logisticsilla.

Oulun tuliterässä yliopistollisessa sairaalassa (OYS) on 25 mobiilirobottia, jotka kuljettavat muun muassa liinavaatteita ja muita materiaaleja sairaalan eri osiin. Vastaavia kokeiluja on ollut sairaaloissa pienempiä määriä esimerkiksi Seinäjoen keskussairaalassa.

Vaikka robotteja käytetään uusilla toimialoilla, on myös robottien käyttöönottoa hidastavia tekijöitä. Esimerkiksi puutuoteteollisuus vierasti Pieskän mukaan pitkään robottien käyttöä. Siellä odotettiin, että tulee referenssejä, ennen kuin robotteja hyväksytään tuotantokäyttöön.

”Saimme useaan hankkeeseen mukaan Kalajoella toimivan alan automaatioratkaisuja toimittavan Siipotecin ja sen myötä tämäkin ala on alkanut hyväksymään robotteja”, Pieskä sanoo.

Kävelevät robotit ovat valmiina käyttöön

Robottikoirat ja humanoidirobotit ovat yksi robotiikan nopeasti kehittävä alue. Niiden hinnat ovat Tikanmäen mukaan kohtuullisia ja niitä voidaan ottaa tuotantokäyttöön. Ensimmäiset varsinaiset sovellusalueet kuitenkin puuttuvat.

Tikanmäki puhuu robottikoirasta tai humanoidirobotista mieluummin kävelevänä robottina, jonka jalkojen määrä tehdään sovelluksen mukaan. Johonkin tilanteeseen sopii yksi-, toiseen kaksi- ja kolmanteen nelijalkainen kävelevä robotti.

”Vaikka elämme pitkälti esteettömässä ympäristössä, on jossakin kohdin aina portaita tai kynnyksiä, jotka ovat esteitä pyörillä kulkevalle robotille. Silloin tarvitaan kävelevä robotti, joille esteet eivät ole ongelma”, Tikanmäki sanoo.

Erilaisille mobiilirobottityypeille sopii periaatteessa samat tehtävät ja sovellusalueet kuten logistiikka ja lähetysten kuljetus vähittäiskaupasta kuluttajalle.

”Käyttöympäristö määrää, onko mobiilirobotin järkevä liikkua pyörillä, lentämällä, uimalla, sukeltamalla tai kävelemällä”, Tikanmäki sanoo.

On myös käveleviä robotteja, joilla on jalkojen nokassa pyörät. Ne etenevät tasaisella pyörillä ja portaissa kiipeämällä. Tällaiset robotit pystyvät Tikanmäen mukaan menemään helposti kaksi kertaa oman pituutensa korkuisen esteen yli.

Kävelevät robottien kanssa ympäristöä ei tarvitse muuttaa. Rakennusten ovenkahvat ja painikkeet voivat olla vanhoilla paikoilla, sillä kävelevä robotti yltää niihin.

”Kunhan kävelevien robottien tekniikka vielä hieman kehittyy, meillä on käyttökelpoista teknologiaa moniin sovelluksiin. Jokainen saa itse määrittää, mihin tällaista tekniikkaa tarvitaan”, Tikanmäki sanoo.

Robottien ohjaus saa uusia piirteitä. Probot on tehnyt kreikkalaisen Magos-yrityksen kanssa testejä, joissa kumppaniyrityksen haptisen hanskan sormien liikkeet integroidaan langattomasti Probotin kehittämään robottikäteen. Tässä sovelluksessa ihminen ohjaa sormien liikkeillään robotin tartuntaa.

Älykkyyden lisääntyminen laajentaa sovellusalueita

Visioidaan hieman: joku päivä huomaamme, että ympäristössämme on kahdella jalalla käveleviä kotipalvelurobotteja tai tehtaan liukuhihnalla toimivia robotteja. Kävelevä robotti on etähallittu laite, mutta sillä on fysiologisesti paljon samoja ominaisuuksia kuin ihmisellä.

Erityisesti ne työympäristöt, jotka eivät ole ihmisille turvallisia ovat humanoidiroboteille luontevia ympäristöjä. Tällainen ympäristö on esimerkki akkutehdas, jossa käsitellään myrkyllisiä raaka-aineita.

Akkuihin liittyy myös yksi Probotin ja Centrian yhteishanke.

”Centria on koordinaattorina noin kuuden miljoonan EU Horizon Europe -hankkeessa, joka liittyy akkujen robotisoituun purkuun”, Pieskä kertoo.

Tässä Recirculate-hankeessa on mukana Probotin lisäksi isoja kansainvälisiä yrityksiä kuten Ford ja DHL. Hankkeen yksi tavoite on se, että sähköautojen akut suunnitellaan tulevaisuudessa roboteilla purettaviksi. Tulevaisuudessa on käytössä toivottavasti automatisoitu robottipurkusolu, joka erottaa akun osat toisistaan ja analysoi, miten akkukennoja voi käyttää turvallisesti uudelleen.

Tutkimuksella on itseisarvo

Probotin ensisijainen tavoite ei ole kehittää innovaatioista tuotteita ja pyrkiä niillä globaaleille markkinoille.

”Tarjoamme uusi näkökulmia robottialan toimijoille. He oivaltavat ’Ahaa, tällaiset asiat ovat mahdollisia’. Tämän jälkeen päädymme yhteiseen pöytään keskustelemaan siitä, mitä loppukäyttäjä mahdollisesti tarvitsevat.”

”Lopullinen toteutus on todennäköisesti ihan muuta kuin alkuperäinen ideamme. Teemme tavallaan perustutkimusta ja kaupallistaminen tehdään sitten hankkeista saatujen tulosten pohjalta”, Tikanmäki sanoo.

Jos tutkimusprojektit eivät tuota kaupallisia tuotteita ja kassavirtaa yritykselle, millä Probot elää?

”Suurin osa liikevaihdostamme tulee perinteisten teollisuusrobottiratkaisujen kustomoinnista muun muassa panimoille ja metalliteollisuuteen. Loppuvuodesta saamme parin ison suomalaisen designteollisuuden yritysten automatisoinnin tehtäväksi. Myös vanhoja automaatiolaitteita tulee säännöllisesti modernisoitaviksi.”

”Teemme myös mobiilirobotiikan ratkaisuja yrityksille integroimalla robottivalmistajien kuten Unitreen tuotteita. Meillä on myös robottien tuotemyyntiä”, Tikanmäki sanoo.

Vaikka teollisuusrobotit ovat edelleen isossa roolissa, mobiilirobotiikan rooli nousee hiljalleen.

”Asiakkaat eivät vielä tunnista sellaisia kustannusmalleja, että ne uskaltaisivat tehdä investointeja. Jossain vaiheessa kuitenkin joku laskee hyödyt ja ottaa ensimmäisen askeleen”, Tikanmäki sanoo.

Läpimurtoa hidastaa myös robottifirmojen myyntitapa, joka ei ymmärrä loppuasiakkaiden kustannusrakennetta.

”Kaupantekomalli on vanhanaikainen. Robotteja myydään tuotteina, kun robottien tekemistä pitäisi myydä palveluna”, Tikanmäki sanoo.

Tekoäly tulee kymmenessä vuodessa robotteihin

Keskustelu kääntyy väkisin tekoälyyn, kun puhumme robotiikan seuraavasta kymmenestä vuodesta.

”Tekoälymurroksen jälkeen tulee tarve rauta-alustalle, jossa tekoälymenetelmiä otetaan käyttöön. Itsenäiseen päätöksentekoon kykenevää robotiikkaa nähdään uusilla alueilla kuten kotitalouksien viihderobotteina, hoitajina ja apulaisina. Myös ruuan tuotannossa ja jatkojalostuksessa näillä roboteilla on paikkansa, kun älykäs laaduntarkastus tulee osaksi tuotantoprosessia. Anturointien tarve vähenee ja älykäs päätöksenteko lisääntyy”, Tikanmäki sanoo.

Tekoälyn myötä ihmiset voivat jatkossa kommunikoida robotin kanssa. Myös robotin ohjelmoinnista tulee intuitiivisempaa, jolloin niiden käyttö helpottuu.

Opastamisesta voi olla jatkosta hyvin suoraviivaista kuten: ”poimi kappale maasta ja siirrä kolmannelle hyllylle alhaalta”. Kaikki, joka nyt koodataan, tulee jatkossa robotin oman kinemaattisen mallin hoidettavaksi, kun tekoäly tulkitsee puhetta.

Tikanmäen mukaan hänen yrityksensä johtoajatus on, että kaikki edellä mainittu on teknisesti mahdollista, mutta kustannukset jarruttavat kehitystä.

”Meiltä on kysytty vuosien varrella todella isoja juttuja, joita olisimme voineet toteuttaa. Kaikkea katsotaan kuitenkin lopulta hinnan kautta, eikä pitkällä takaisinmaksuajalla. Halutaan hirveästi uusia asioita, mutta niistä ei olla valmiita maksamaan”, Tikanmäki kiteyttää kehityksen esteet.

Humanoidi-robottien suhteen menee Pieskän mukaan vielä aikansa, ennen kuin ne pääsevät tuottavaan työhön.

”Hienoja videoita voidaan tehdä, mutta hinnaltaan ne ovat vielä ainakin pk-yritysten ulottumattomissa”, hän sanoo.

Yhteistyörobotit eli cobotit ovat nopeasti kehittyvä alue. Niiden hinnat ovat laskeneet niin, että ne alkavat olla myös pk-yritysten ulottuvilla.

”Cobotti on usein tavallista robottia joustavampi sijoittaa ahtaisiin tuotantotiloihin, koska se ei tarvitse samanlaisia turvaetäisyyksiä. Myös niiden hintataso on tullut niin alas, että myös pk-yrityksillä on varaa hankkia niitä”, Pieskä sanoo.