Fakulta strojní ČVUT v Praze se významně podílí na řešení projektu špičkového výzkumu ROBOPROX se zaměřením na robotiku a průmyslovou výrobu. Projekt ROBOPROX s celkovým rozpočtem 467,9 mil. Kč byl vybrán mezi 26 elitních projektů, které ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy (MŠMT) a Evropská komise podpoří v rámci výzvy Špičkový výzkum Operačního programu Jan Amos Komenský (OPJAK).
ROBOPROX je jediným projektem podpořeným v rámci této výzvy, který se zaměřuje na výzkum v oblasti robotiky a průmyslové informatiky.
Řešitelem projektu je prof. Zdeněk Hanzálek z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC), ČVUT v Praze. Projekt byl připraven ve spolupráci s Vysokým učením technickým v Brně, Západočeskou univerzitou v Plzni a Vysokou školou báňskou – Technickou univerzitou Ostrava. Z pohledu ČVUT se jedná o celouniverzitní projekt, na kterém se kromě řešitelského pracoviště CIIRC podílí Fakulta elektrotechnická, Fakulta strojní, Fakulta stavební, Fakulta informačních technologií a Ústav technické a experimentální fyziky.
Tým Fakulty strojní je tvořen špičkovými pracovníky z Ústavu přístrojové a řídicí techniky (UPŘT), Ústavu mechaniky, biomechaniky a mechatroniky (UMBM) a Ústavu výrobních strojů a zařízení (RCMT). Pod vedením prof. Tomáše Vyhlídala z UPŘT a ve spolupráci s klíčovými pracovníky prof. Zbyňkem Šikou z UMBM a doc. Pavlem Zemanem z RCMT, je fakultní tým zodpovědný za řešení výzkumné oblasti Řízení systémů s distribuovanými parametry a složitých robotických struktur. Výzkumným záměrem je vývoj nástrojů pro návrh řízení komplexních systémů, včetně systémů s distribuovanými parametry a časově proměnných systémů, a jejich implementace do průmyslově použitelných regulátorů a estimátorů s nízkým řádem. Metody budou aplikovány na současné řízení pohybu a potlačení vibrací robotických struktur s aplikacemi v (mikro)obrábění a aditivní výrobě s využitím laserů.
Výsledky dosažené při řešení následujících konkrétních úkolů týmu Fakulty strojní ČVUT budou prezentovány vědeckými publikacemi v předních časopisech oborů automatického řízení, mechatroniky a robotiky.
- Optimální řízení složitých, vzájemně propojených, systémů se zpožděním (T. Vyhlídal, Z. Šika). Cílem je vyvinout nové metody pro optimalizaci řízení systémů s distribuovanými parametry, např. systémů přenosu tepla, energetických systémů a poddajných mechanických systémů, popsaných modely se zpožděním.
- Rozšíření metody eliminace interakcí (T. Vyhlídal a prof. V. Kučera z CIIRC). Cílem je rozvinout metody eliminace interakcí v systémech s časově proměnnými koeficienty a systémech se zpožděním, včetně implementace regulátoru v diskrétním čase.
- Řízení a potlačení vibrací lehkých robotických struktur (Z. Šika, T. Vyhlídal). Cílem je vyvinout pokročilé metody pro současné řízení pohybu a potlačení vibrací robotických struktur za účelem zvýšení jejich přesnosti, energetické účinnosti a funkčnosti.
- Pokročilá výroba (P. Zeman). Cílem je vyvinout metody založené na modelech pro optimální plánování a řízení komplexních výrobních procesů, jako je robotické obrábění, robotická aditivní výroba s využitím laseru a laserové mikroobrábění.
Při řešení těchto úkolů se předpokládá spolupráce s výzkumnými týmy z předním zahraničních univerzit. Důležitým aspektem projektu je též přenos teoreticky získaných výsledků do technické praxe s cílem významně přispět k transformaci českého průmyslu a jeho mezinárodní konkurenceschopnosti. V tomto směru bude tým Fakulty strojní ČVUT ve spolupráci s průmyslovými partnery rozvíjet následujících aplikačních oblastech:
- Optimalizované řízení energeticky náročných procesů (T. Vyhlídal). V této aplikační doméně navážeme na dlouhodobou spolupráci s českými společnostmi v oblasti vývoje řídicích systémů pro ocelářský a energetický průmysl (pecní technologie, válcování za tepla, systémy pro přenos/rozvod tepla a vodní elektrárny). V projektu vyvinuté metody návrhu řízení pro tyto systémy s distribuovanými parametry výrazně zvýší přesnost výroby a kvalitu konečného produktu při současném snížení spotřeby energie a emisí spalin.
- Aktivní potlačení vibrací v robotických systémech (Z. Šika). V návaznosti na průmyslovou spolupráci v oblasti mechatroniky přesných přístrojů budou pro tuto třídu přístrojů a strojů navrženy další pokročilé aktivní metody hlcení vibrací a jejich izolace. Výzkum v oblasti hlcení vibrací výrazně zlepší též dynamické vlastnosti sériových robotů, čímž vytvoří potenciál pro dosažení významných úspor materiálu a energie při robotickém obrábění.
- Řízení vnitřního klimatu (T. Vyhlídal). Ve spolupráci s Uppsala University jsme navrhli původní metodu pro krátkodobé vytápění historických kostelů a prokázali jsme, že pomocí inteligentního řízení vytápění lze u tohoto typu budov dosáhnout výrazného snížení spotřeby energie. Obdobné optimalizované metody řízení budou v projektu vyvinuty i pro jiné typy historických a moderních budov.
- Robotické aditivní a obráběcí procesy (P. Zeman) jsou intenzivně rozvíjeny ve spolupráci s českými firmami v oblastech výroby s vysokou technologickou náročností a obráběcích strojů. Tato spolupráce se zaměřuje na zajištění kvality, efektivity a na úspory času. Monitorování procesů přinese inovativní prvky pro oblast energetiky, dopravy a pro výrobní sektor. Robotické obrábění nabízí vynikající potenciál pro zvýšení flexibility a komplexnosti výroby.
- Víceosé mikroobrábění laserem s ultrakrátkými pulsy (G1, P. Zeman) bylo ve spolupráci s českými firmami úspěšně aplikováno pro výrobu a funkcionalizaci povrchů. Zavedením pokročilého řízení víceosého systému lze modifikovat a strukturovat povrchy složitých dílů pro zvýšení odolnosti proti zatížení, životnosti a pro dosažení specifických vlastností (např. smáčivost, nízké tření, optické vlastnosti) použitelnými v medicíně, při vstřikování plastů, v energetice, letectví a obecném strojírenství.
