Simuloinnin merkitys, edut ja rajoitteet robotiikkasolun suunnittelussa
Robottisimuloinnilla saavutetaan useita hyötyjä robotiikkasolun suunnittelussa, ja sen merkitys kasvaa simulointiohjelmien kehittyessä.
Simuloinnin merkitys robotiikkasolun suunnittelussa on kasvanut valtavasti nykypäivänä simulointiohjelmien kehittyessä jatkuvasti paremmiksi. Simuloinnin avulla voidaan varmistaa robottisolun toiminta ennen fyysisten komponenttien valmistamista ja valmiin solun rakentamista.
Simulointiohjelmilla voidaan myös varmistaa robotin ulottuvuus sekä se, miten robotti käyttäytyy, kun kappale on tarraimessa. Ulottuvuuden etukäteen varmistamalla vältytään ikäviltä yllätyksiltä, kun kaikki on jo asennettu paikalleen. Myös robotin liikeratoja ja paikkapisteitä voidaan suunnitella etukäteen. Simulointityökaluja voidaan käyttää myös apuna solun kapasiteetin ja sisääntulevan kappalevirran arvioinnissa.
Simuloinnin merkitystä voidaan tarkastella myös muusta kuin suunnittelun näkökulmasta.
Valmis robottisimulaatio toimii loistavana markkinointimateriaalina yritykselle, jotka yrittää myydä solua asiakkaalle. Myös muille sidosryhmille voidaan esitellä simulaatiota ennen sen lopullista toteutusta, esimerkiksi tulevalle koneen käyttäjälle, jolla voi olla toiveita robottisolun toimintaan liittyen.
Edut simuloinnissa
Simulointi tarjoaa monia konkreettisia etuja. Yksi merkittävimmistä eduista on riskien vähentäminen – niin taloudellisten kuin turvallisuuskeskeisten. Mahdolliset vaarat ja törmäysriskit on helpompi tunnistaa aikaisessa vaiheessa ja tehdä tarvittavat toimenpiteet heti. Taloudelliset säästöt syntyvät muun muassa siitä, ettei jouduta tekemään turhaa työtä.
Muihin taloudellisiin etuihin kuuluu prototyyppien rakentamisen kustannusten väheneminen. Yhtenä merkittävänä etuna simuloinnissa voidaan pitää myös sen nopeutta. Kun asiat voidaan testata virtuaalisesti, iterointikierrokset ovat tyypillisesti fyysistä prototypointia nopeampia, ja samalla säästytään fyysisten prototyyppien (esimerkiksi kappalekiinnittimet tai tarraimet) aiheuttamilta päästöiltä, joten simulointi on osaltaan myös keino vähentää robottisolun suunnitteluvaiheen päästöjä. Simulointiohjelman avulla robottisoluun tai robotin tarraimeen on huomattavasti nopeampi tehdä muutoksia ja testata niitä kuin oikeassa elämässä. Myös kalliiden prototyyppien rakentamiselta vältytään.
Robottisimulointiohjelmien avulla robotteja voidaan lisäksi ohjelmoida samalla tavalla kuin oikeassakin elämässä. Tämä helpottaa ohjelmointia ja vähentää riskejä koodin testauksessa ja kokeilussa.
Useat simulointiohjelmistot mahdollistavat virtuaalitodellisuuden tai lisätyn todellisuuden hyödyntämisen, ja sen merkitys esimerkiksi ergonomian huomioimiseen on huomattava. XR-ratkaisut helpottavat myös kommunikointia asiakkaan tai robottisolun loppukäyttäjien kanssa.
Simuloinnin aiheuttamat rajoitteet
Vaikka simulointityökalut ovat tehokkaita apuvälineitä robotiikkasolun suunnitteluun, ne eivät kuitenkaan mahdollista kaikkea. Todellista tilannetta on mahdotonta simuloida täydellisesti. Oikeassa maailmassa kohdataan erilaisia epätäydellisyyksiä, esimerkiksi vaihtelevia toleransseja käsiteltävissä kappaleissa. Odottamattomat häiriöt tuotannossa ja solun toiminnassa ovat myös vaikeasti ennustettavissa. Lisäksi erilaiset fyysiset ilmiöt, kuten kitka ja painovoima, ovat hankalia simuloida täysin tarkasti.
Suuret ja yksityiskohtaiset mallit vaativat tietokoneelta suurta suorituskykyä ja voivat hidastaa simulointia niin paljon, ettei sen tekeminen ole enää järkevää. Tämän vuoksi malleja yksinkertaistetaan simulointia varten, eivätkä ne siten vastaa todellisuutta enää yhtä tarkasti.
Lähde:
Leijon, L. 2025. Freya robot cell demos and Fanuc simulation – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.