C1. 1.1. Consideratii generale privind Robotica Serviciilor

1.1.1. Generalitati Dac pentru robotica industrial elementul reprezentativ este robotul industrial, robotica serviciilor pe lng robotul de serviciu propriu-zis cuprinde toate dispozitivele, echipamentele i tehnologiile robotice care nu au aplicaii industriale. Din perspectiva istoric roboii de serviciu au nceput s fie dezvoltai de o manier semnificativ la sfritul anilor 80, iar principalele tipuri de roboi de serviciu, in ordinea aproximativ a apariiei, evideniai n fig.1 sunt: roboii de reabilitare

Fig.1 Tipuri reprezentative de roboti de serviciu

i asistena persoanelor cu handicap, roboii de serviciu pentru aplicaii profesionale, roboii umanoizi, roboii personali (roboi asisteni n mediu casnic); roboii domestici, roboii pentru divertisment i petrecerea timpului liber, roboii manufacturieri (nu n sensul roboilor industriali). n aceast figur prin semnul * sunt marcate perioadele cnd au fost lansate tipurile reprezentative pentru clasele semnificative de roboi de serviciu. Evident c robotii industriali ii menin prezena pe toat perioada analizat (banda de jos din fig. 1)[5].

Din perspectiva aplicaiilor, roboii de serviciu se pot mpri n trei mari categorii: roboii de serviciu pentru aplicaii profesionale service robots for professional applications, roboii de serviciu pentru utilizri personale - domestic robots i roboii pentru cercetare-dezvoltare .

1.1.2. Roboi de serviciu pentru aplicaii profesionale

Categorii de aplicaii i variante principale

Din perspectiva aplicaiilor profesionale exist mai multe categorii, fiecare cuprinznd mai multe variante distincte de roboi de serviciu. n continuare, cu trimitere la tabelul 1, pentru fiecare categorie sunt precizate principalele variante de roboi, recunoscute pn n prezent, iar pentru anumite tipuri este artat cte o variant reprezentativ.

Ariile majore ale roboticii serviciilor cuprind: roboi agricoli, roboi zootehnici (mulgtori), roboi forestieri, roboi minieri i roboi spaiali.

Curenia profesional cuprinde: roboi pentru curat pardoseli (fig. 2), roboi pentru curat

Fig. 2 Robot curatat podele Fig. 3 Robot catarator Fig. 4 Robot curatat piscine

ferestre i perei, roboi crtori (fig. 3), roboi de curat piscine (fig. 4), roboi pentu alte tipuri de cuenie (pentru rezervoare fig. 5, pentru vapoare, brci, trenuri, avioane).

Sistemele de inspecie cuprind: roboii de inspectat canale, rezervoare, conducte i tuburi, roboii pentru inspectat instalaii tehnice de putere, pentru incinte nucleare (fig. 6) i pentru poduri.

Construciile i demolrile cuprind: roboii de demolare i dezafectare a complexelor de locuine (fig. 7), chimice, militare etc. i roboii de construcii care la radul lor pot fi clasificai n: roboi de construcii propriuzii (pentru cldiri), roboi pentru construirea drumurilor, roboi de perforat i roboi pentru operaii de ntreinere a construciilor n derulare. Sistemele logistice cuprind: roboii i sistemele robotice din cldirile de birouri (fig.8) i spitale

Fig. 5 Robot curatat Fig. 6 Robot inspectii Fig. 7 Robot de Fig. 8 Robot Rezervoare incinte nucleare demolare logistic

(fig. 9) utilizate pentru: transmitere documente, distribuirea corespondenei, colectarea gunoiului etc.Robotica medical cuprinde: roboii de diagnostic, roboii folosii la diverse terapii, inclusiv operaii chirurgicale i

roboii pentru asistarea pacienilorAplicaiile robotice de aparare, cu mare risc i de securitate includ: roboii de deminare, roboii penru stingerea

incendiilor i roboii pirotehnici utilizai n domeniul public, roboii de supraveghere i recunoatere militar terestr (fig 10) i aerian (fig. 11).

Sistemele robotice subacvatice cuprind: roboii subacvatici de inspecie i recunoatere, de intervenie (fig. 12) i de salvare.

Fig. 9 Robot logistic Fig. 10 Robot de Fig. 11 Robot supraveghere Fig. 12 Robot

medical supraveghere aeriana subacvatic

Robotica laboratoarelor cuprinde toate tipurile de roboi utilizai n laboratoare n afara celor destinai special pentru cercetare i dezvoltare.

Spaiul public cuprinde: roboi utilizai n hoteluri i restaurante, roboi ghid (fig. 13) i roboi de marketing (fig. 14). Alimentarea cu combustibil cuprinde variantele roboilor destinai alimnetrii automate cu combustibil n special pentru autobuze i taxiuri (fig. 15).

Fig. 13 Roboti ghizi Fig. 14 Roboti de marketing Fig. 15 Robot de alimentare

Robotica umanoid cuprinde tipurile de roboi umanoizi, n prezent n dezvoltare, chiar exploziv.

a b c

Fig. 16 Roboti umanoizi

Platformele robot cuprind diferitele tipuri de platforme robot, n special, platforme mobile, realizate n concepie modular, cu dotri n funcie de solicitri, care deschide larg posibilitatea realizrii robotului de serviciu corespunztor aplicaiei respective (evident c platforma poate fi echipat cu diverse alte echipamente: brae robot, prehensoare, sisteme audio, sisteme video, senzori, sisteme de inspectie etc.).

1.1.3. Roboi de serviciu personali / domestici

Aplicaii i tipuri principale.

n privina acestui tip de roboi, mai nti trebuie precizat c delimitarea n clase distincte, cu particulariti clare constructive i funcionale, este nc n curs.

ntr-o prim faz introducerea roboilor n gospodrire a vizat degrevarea persoanelor de muncile casnice de rutin, cum este curtenia i astfel s-au dezvoltat roboii de curenie cu vacuum, denumii i roboi domestici, practic aspiratoare avansate ns, nu cu mult peste alte echipamente clasic domestice cum sunt: frigiderele, mainile de splat etc. Mai tarziu, cu un usor decalaj, in paralel, din cu totul alte motive, au aprut i s-au dezvoltat, la un moment dat chiar exploziv, roboii jucrie, foarte bine exemplificai de robotul AIBO, ca i diverse variante de roboi destinai n general petrecerii timpului liber. De asemenea, n paralel cu aceste dou tipuri, dar din alte cauze, s-au dezvoltat roboii de asisten la domiciliu a persoanelor cu handicap[1,2,3,4].

Ca urmare, n prezent sunt recunoscute urmtoarele categorii de aplicaii pentru roboii personali/domestici/casnici: sarcini domestice/casnice n general, divertisment i petrecerea timpului liber, asistena persoanelor cu handicap, transportul persoanelor i securitatea i supravegherea locuinelor.

Principalele tipuri de roboi pentru aceste categorii de aplicaii sunt:- pentru sarcini domestice: roboi de curenie cu vacuum (aspiratoare robot), roboi de tuns peluze (fig. 17), roboi

de curat piscine i roboi de curat ferestrele;- pentru divertisment i petrecerea timpului liber: roboii jucrie (celebrul AIBO, fig. 18), sistemele robot pentru

petrecerea timpului liber(fig.19), respectiv, pentru diverse hobby-uri i roboii de educaie i instruire;

Fig. 17 Robo-aspirator Fig. 18 AIBO Fig. 19 Robot pentru timpul liber

- pentru asistena persoanelor cu handicap: robotoscaune cu rotile(fig.20), roboi asisteni la domiciliu(fig. 21, a si b), roboi pentru reabilitare personal la domiciliu;

a b Fig. 20 Roboto-scaunrulant Fig. 21 Roboti asistenti la domiciliu

- pentru transportul persoanelor: roboi sau sisteme robotice de transportat persoane n incinta parcurilor, zonelor industriale, campusuri, centre citadine istorice, perimetrele expoziiilor(fig.22,a si b), staii de tren i aeroporturi;

- pentru securitatea i supravegherea locuinei: roboi mobili de supraveghere, roboi mobili cu abiliti n sesizarea i identificarea persoanelor.

a b Fig. 22 Roboto-transportoare persoane

Din cele prezentate mai sus este evident c exist anumite interferene ntre diversele tipuri de roboi astfel: ntre roboii jucrie i cei pentru petrecerea timpului liber, robotoaspiratoare mai evoluate, dotate cu sisteme de supraveghere i roboii pentru sigurana i supravegherea locuinei etc. Concomitent se contureaz clar un tip de robot personal/domestic/ casnic multifuncional care s poat efectua funcii care astzi sunt ndeplinite de tipuri distincte de roboi. Acest robot personal/domestic multifuncional i va face loc cu siguran n mediul casnic n viitorul apropiat i va deveni o prezen la fel de familiar cum este astzi televizorul sau microcalculatorul.

Un astfel de robot va putea efectua munci casnice de rutin( cum este curenia, asisten la prepararea mncrii, ingrijirea peluzelor etc.), gestionarea locuinei privind componentele mobile i cele informative, supravegherea spaiului locuinei cu identificarea persoanelor din perimetrul acesteia, supravegherea calitii aerului i funcionrii diverselor instalaii, alarmare n caz de scurgeri de gaze toxice i pericol de incendiu, desfurarea de activiti educative i de instruire, inclusiv asistena copiilor, comunicare on-line sonor i video cu proprietarul locuinei cnd acesta este plecat. Acest tip de robot va face posibil o integrare real i eficient n mediul inteligent n care se prevede s acioneze persoana uman nu ntr-un viitor foarte ndeprtat. Evident c acest tip de robot la prima vedere foarte complex deci i, probabil, foarte scump nu va putea fi accesibil la nivelul utilizrii comune, dar variante mai simplificate cu siguran c vor putea fi achiziionate in viitor de majoritatea persoanelor, similar ca n cazul microcalculatoarelor. Acesta va fi cu siguran urmtorul produs important dup microcalculator, care va ptrunde n mediul personal al omului i va produce schimbri importante de comportament i atitudini.

1.1.4. Date statistice

Pentru evidenierea concret a stadiului actual i tendinelor n domeniul roboilor de serviciu n tabelul 1 este prezentat numrul estimat al unitilor instalate la sfritul anului 2004 i estimarea numrului de uniti instalate pn la sfritul anului 2008, ca si valorile corespunzatoare.

Tabelul 1Tipuri de roboti Stoc la sfarsitul lui

2004Instalari 2005-2008

Stoc la sfarsitul lui 2004

Instalari 2005-2006

ROBOTI DE SERVICIU PENTRU UTILIZARI PROFESIONALE

Nr. de unitati Nr. de unitati Milioane $ Milioane $

Arii ale roboticii 2290 1510 460 306- zootehnie 2230 1500 450 305- alte tipuri 60 10 10 1Curatenie robotizata 3590 2000 72 52- pentru pardosele 330 35 31 2- pentru ferestre si pereti 900 24- pentru piscine 3200 1000 29 15- alte variante 60 65 12 11Sisteme de inspectie 235 265 27 29- canale 90 165 4 8- alte variante 145 100 23 21Construtii si demolari 3250 1220 213 101Sisteme de demolare:- incinte nucleare

80 45 22 18

- alte sisteme 3100 1110 187 74Roboti de constructii:- intretinere si constructii 70 65 3 9Sisteme logistice 270 790 16 51Roboti medicali 2800 2000 501 670- roboti asistenti pentru terapii 2800 2000 501 670Aparare, aplicatii pentru securitate si zone de risc 1180 5625 97 461- roboti de deminare 40 50 4 15- roboti pirotehnici si pentru incendii

440 390 40 106

- roboti de supraveghere/securitate 630 2685 30 80

- vehicule de descurajare 70 2500 23 260Sisteme subacvatice 5320 2190 2117 1257Platforme mobile 2660 5760 28 41Roboti de laboratoare 3460 3155 38 73Roboti pentru spatii publice 20 5 1 0Scopuri speciale 55 30 10 2- roboti de alimentare cu combustibil 55 30 10 2Roboti humanoizi 24000 430Alte variante de roboti profesionali 10 1000 1 30Total numar de unitati/Total valoare roboti de serviciu cu utilizari profesionale 25140 49550 3580 3503ROBOTI DE SERVICIU PENTRU UTILIZARI PERSONALERoboti domestici 1152000 4470000 448 2971- roboti aspiratoare 1106000 3870000 407 1587- roboti cositoare 46000 200000 41 184- pentru curatat piscine 100000 900- pentru curatat ferestre 300000 300- alte utilizariRoboti de intretinere si petrecerea timpului liber 919725 2521970 1483 4367- roboti jucarii 810000 2500000 1423 4350- pentru intretinere 80 70 4 5- pentru hobby 2700 4300 1 2- educatie si instruire 16800 17500 32 10- alte variante 90145 100 23 0Asistare persoane cu handicap 325 750 2 19Transport persoane 390 700 14 30Securitate locuinte si supraveghere 140 5180 18 293Total numar de unitati /total valoare pentru robotii personali 2072580 6998600 1965 7680Total numar de unitati/ total valoare pentru roboti de serviciu 2097720 7048150 5545 11183

Pentru evidenierea creterilor prevzute pentru unele dintre principalele tipuri de roboi de serviciu profesionali n fig.

23 este artat numrul de uniti la nivelul anului 2004 (cu gri) i numrul de noi instalri pentru perioada 2005-2008( cu negru).

01000

2000

3000

4000

5000

6000

a b c d e f g h k l

La sfritul lui2004Instalri noi 2005-2008

Pe verticala: numar de unitati. Pe orizontala: tipuri de roboti de serviciu profesionali:a -subacvatici, b de curatenie, c de laborator, d de constructie/demolari, e - medicali, f platforme robot mobile, g pentru ariile roboticii serviciilor, h aparare-securitate, k -logistici, l - alte tipuri .

Fig. 23 Dinamica tipurilor principale de roboti de serviciu profesionali

n fig. 24 sunt evideniate fondurile investite pn la nivelul anului 2004 inclusiv (cu gri) i cele estimate a se investi n perioada 2005-2008 (cu negru). In aceast figur nu a fost inclus suma

0

100

200

300

400

500

600

700

Valoare estimata lasfarsitul lui 2004

Valoare pentru noiunitati intre 2005-2008

Pe verticala: milioane $. Pe orizontala: tipuri de roboti de serviciu profesionali:a - medicali, b pentru ariile roboticii serviciilor, c constructii/demolari, d aparare/securitate, e de curatenie, f de laborator, g platforme robot mobile, h logistici, k - umanoizi, l - alte tipuri.

Fig. 24 Dinamica investitiilor in robotii de serviciu profesionali

pentru roboi subacvatici, datorit limitrii scalei, care pentru acest tip de roboi, fa de o valoare estimat n 2004 la peste 2000 milioane dolari SUA, pentru perioada 2005-2008 se prevede investirea a peste 1500 milioane dolari SUA. Se mai poate sublinia c sintetic, totalul mondial al roboilor de serviciu pentru utilizri profesionale era la sfritul anului 2004 de 25140 uniti, fiind estimat la sfritul anului 2008 la aproximativ 50000 de uniti (deci o cretere de 200%).

n ce privete valoarea pieii pentru aceti roboi, la sfritul anului 2008, aceasta va fi de aproximativ 2,35 miliarde dolari SUA. Valorile numerice prevzute pentru cteva tipuri principale de roboi personali/domestici rezult din fig. 25 (cu gri pentru 2004, cu negru prevazute intre 2005 si 2008), iar din fig. 26 rezult fondurile investite la nivelul anului 2004 (cu gri) i estimate a fi investite in perioada 2005- 2008 (cu negru). Merit evideniat c suma estimat a fi investit n total pentru roboii personali ntre 2005 i 2008 este aproximativ de 8 mld. $ SUA, o sum considerabil avnd n vedere c ntreaga pia a roboticii industriale a fost estimat n 2004 la 15 mld. $ SUA. Se mai poate sublinia c pentru roboii personali/domestici (n afara celor pentru divertisment i timp liber), se estimau la sfritul anului 2004 aproximativ 1152000 uniti, iar pentru 2008 numrul acestora ar urma s creasc cu nc

4,47 milioane, deci o cretere de peste 380%, iar pentru roboii jucrie( pentru divertisment) i pentru petrecerea timpului liber, in 2004 numrul acestora era de 920.000, iar pentru 2008 se prevede existena a peste 2,5 milioane noi produse, deci o cretere de peste 260%.

0500000

10000001500000200000025000003000000350000040000004500000

a b c

La sfritul lui2004Instalri noi2005-2008

Pe verticala: numar de unitati. Pe orizontala: grupe principale de roboti personali: a roboaspiratoare si roboti pentru ingrijit peluze, b roboti pentru divertisment si petrecerea timpului liber, c roboti de curatat ferestre si piscine.

Fig. 25 Dinamica unor categorii principale de roboti personali

010002000300040005000600070008000

a b c

Valoare estimatala sfarsitul lui 2004

Valoare pentru noiunitati intre 2005-2008

Pe verticala: milioane $. Pe orizontala : a roboti casnici, b roboti pentru divertisment si petrecerea timpului liber, c total roboti cu utilizari personale.

Fig. 26 Dinamica fondurilor estimate a fi folosite pentru robotii personali

1.2. Roboti utilizati in constructii - generalitati

Construciile i demolrile cuprind: roboii de demolare i dezafectare a complexelor de locuine , chimice, militare etc. i roboii de construcii care la radul lor pot fi clasificai n: roboi de construcii propriuzii (pentru cldiri), roboi pentru construirea drumurilor, roboi de perforat i roboi pentru operaii de ntreinere a construciilor n derulare.

Dezvoltarea sectorului de construcii a impus cutarea de noi soluii pentru asigurarea unei productiviti ridicate si realizarea de lucrri la un nalt nivel calitativ. Automatizarea si robotizarea proceselor i procedeelor utilizate n construcii este un obiectiv pe care multe companii productoare din domeniul roboticii l-au avut n vedere, realiznd sisteme i roboi capabili s ndeplineasc cu succes operaii i procedee realizate exclusiv de muncitori.

Obinerea de performane remarcabile prin utilizarea de sisteme robotizate n construcii s-a realizat prin atingerea unor obiective specifice domeniului:

randamentul ridicat al sistemelor robotizate; calitatea superioar a lucrrilor; reducerea costurilor de realizare a lucrrilor; scurtarea timpului de realizare a lucrrilor; protectia mediului nconjurtor i a personalului; adaptarea instalaiilor la diversele condiii de antier; flexibilitatea instalaiilor.

Exemple de roboti utilizati in constructii:

Distribuitor orizontal de beton Nivelator pentru pardoseli de beton

Robot pentru tratarea suprafetelor din beton Robot finisare suprafete

Hydrodemolition Aquajet Systems AB AQS Experimentarea manipularii unei caramizi

Model de robot pentru constructii :