Křehké sušenky i měkké bulky. Umělá inteligence se učí balit pečivo a řeší letitý problém pekáren

Zabalit upečenou sušenku do plastového blistru zní jako triviální úkol. Pro průmyslovou automatizaci jde ovšem o jednu z nejkomplexnějších výzev. Zatímco lidský pracovník u pásu automaticky přizpůsobí sílu stisku podle toho, zda bere do ruky měkkou hamburgerovou bulku, nebo křehké biscotti, tradiční stroje tuto intuici postrádají. Sanfranciská společnost Chef Robotics nyní představila nové modely takzvané fyzické umělé inteligence, které dokážou proces balení pečiva plně automatizovat i v provozech s vysokou variabilitou produktů.

Konec slepých robotů

Historicky se automatizace v potravinářství soustředila na provozy, které vyráběly obrovské množství jednoho typu produktu. Tradiční průmyslové roboty, často fungující na bázi pneumatických přísavek nebo pevných kleští, operují naslepo. Očekávají, že produkt přijede na pásu v přesně definovaném úhlu a na milimetr přesné pozici. Pečivo se ale chová nepředvídatelně. Během pečení mění tvar, na plechu klouže a jeho povrchová textura se liší kus od kusu. Pokud tradiční robot narazí na sušenku, která je pootočená, buď ji mine, nebo ji při pokusu o úchop rozdrtí.

Technologie od Chef Robotics tento problém obchází pomocí počítačového vidění. Kamery umístěné nad produkční linkou snímají přijíždějící plechy v reálném čase. Neuronové sítě okamžitě analyzují pozici, tvar a orientaci každého jednotlivého kusu pečiva. Systém následně propočítá optimální trajektorii a sílu úchopu. Podle zástupců firmy dokážou robotická ramena manipulovat s širokou škálou produktů, od čokoládových cookies, máslových sušenek a sucharů až po müsli tyčinky nebo dokonce koláčky štěstí.

Čtyři úrovně přesnosti

Nová aplikace pro balení pečiva zvládá několik specifických úkonů, které dříve vyžadovaly lidskou asistenci. Prvním z nich je prostorová reorientace. Pokud sušenka leží na plechu nakřivo, robot ji během přesunu ve vzduchu pootočí tak, aby do prodejního obalu zapadla v přesně požadovaném úhlu. To hraje roli především u prémiových produktů, kde maloobchodní řetězce vyžadují bezchybnou vizuální prezentaci.

Kamerový systém si dokáže poradit i s komplexními obaly. Umělá inteligence rozezná jednotlivé přihrádky v plastových kontejnerech a dokáže do nich pečivo přesně umístit, případně naskládat více kusů do jednoho oddílu během jediného průjezdu. Systém také umí identifikovat střed každého tácu a ukládat produkty v přesně definovaných rozestupech bez ohledu na to, jak nepřesně obal na dopravníkový pás dorazil.

Ekonomika pronajatých rukou

Zavedení podobných technologií reaguje na dlouhodobý nedostatek pracovních sil v potravinářském průmyslu. Práce u balicích linek je monotónní, fyzicky náročná a často probíhá v hlučném prostředí s výkyvy teplot. Fluktuace zaměstnanců na těchto pozicích nutí výrobce hledat alternativy, avšak investice do robotiky bývaly pro středně velké pekárny finančně nedosažitelné.

Chef Robotics proto, podobně jako další moderní technologické firmy v oboru, nabízí své stroje v modelu RaaS (Robotics-as-a-Service). Výrobci potravin si roboty nekupují jako fixní majetek, ale platí za jejich pronájem a provoz jako za službu. Tento přístup přesouvá náklady z kapitálových výdajů do běžných provozních rozpočtů a snižuje bariéru vstupu pro menší podniky. Aplikace pro balení pečiva nevyžaduje přestavbu stávajících linek a firma ji aktuálně nabízí na trzích ve Spojených státech, Kanadě, Německu a Velké Británii.

Pro potravinářský sektor představuje nástup fyzické umělé inteligence posun od jednoúčelových strojů k flexibilním systémům. Pekárny mohou na jedné lince dopoledne balit křehké suchary a odpoledne měkké bulky, aniž by musely složitě přeprogramovávat stroje nebo měnit mechanické součástky.

Věděli jste?

• Fyzická umělá inteligence (Physical AI) je relativně nový obor, který propojuje strojové učení s robotikou. Na rozdíl od textových modelů se tyto systémy učí chápat fyzikální zákony, jako je gravitace, tření nebo odpor materiálů.
• V potravinářském průmyslu vzniká nezanedbatelné množství odpadu právě kvůli nešetrné manipulaci na balicích linkách. Rozdrcené nebo poškrábané produkty neprojdou kontrolou kvality a končí jako krmivo pro zvířata nebo v bioplynových stanicích.
• Pro manipulaci s velmi křehkými potravinami se v moderní robotice často využívají takzvané měkké efektory (soft grippers) vyrobené ze silikonu, které se při úchopu natlakují vzduchem a obemknou produkt podobně jako lidské prsty.