Agnieszka Tyc: Automatyka przemysłowa i robotyka to od dłuższego czasu bardzo prężnie rozwijające się branże. Jakie według Pana Profesora obserwuje się trendy i jakie są perspektywy dla tych gałęzi przemysłu na najbliższe lata? Jak wypada na tym tle Polska?
Antoni Kalukiewicz: Zacznę od tego, że nie jestem automatykiem. Nie mniej automatyka przemysłowa oraz robotyka związane są z moją pracą naukową, dydaktyczną i zawodową i stanowią integralną część rozwoju nauki i techniki we wszystkich rodzajach przemysłu. Rozwój tych dziedzin silnie związany jest z rozwojem nauki i techniki i przebiega w dwóch łączących się wzajemnie płaszczyznach: w płaszczyźnie naukowej i dydaktycznej oraz w płaszczyźnie praktycznej aplikacji tych dziedzin – tj. automatyzacji i robotyzacji. Na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, którym mam zaszczyt i satysfakcję kierować, funkcjonują dwie katedry, których tematyka naukowa i dydaktyczna wiąże się z tymi dziedzinami. Są to: Katedra Automatyzacji Procesów - kierowana przez prof. dr. hab. inż. Janusza Kowala i Katedra Robotyki i Mechatroniki - kierowana przez prof. dr. hab. inż. Tadeusza Uhla, który nota bene za swoje znaczące osiągnięcia związane z rozwojem mechatroniki oraz jej praktycznych zastosowań został uhonorowany tytułem Krakowianina 2012 r.
        Tematyka naukowa i aplikacyjna z dziedzin automatyki i robotyki wpisuje się również w mniejszym stopniu w działalność innych katedr, np. Katedry Systemów Wytwarzania i Katedry Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych, w której pracuję. Moja działalność naukowa i techniczna związana jest z górnictwem, dlatego zwrócę szczególną uwagę na problematykę automatyki w tej branży.
       
Rozwój technologii i technik wydobywczych związany jest ściśle z rozwojem automatyki i robotyki. Rozwój ten obejmuje rozwiązania systemów zabezpieczających, technologicznych oraz decyzyjnych, które mogą wyręczyć lub nawet wyeliminować udział człowieka w realizacji tych procesów. Procesy technologiczne realizowane są w kompleksach wydobywczych, wyposażonych w maszyny urabiające, obudowy ścianowe, a także urządzenia transportu poziomego i pionowego urobku, materiałów i ludzi. Współczesna kopalnia wyposażona jest w układy automatycznego sterowania i kontroli urządzeń zakładu przeróbki mechanicznej węgla i niektórych ciągów technologicznych, a także urządzeń służących przewietrzaniu i odwadnianiu kopalni. Oznacza to, że na początku XXI w. w produkcji węgla kamiennego rozwiązania automatycznego sterowania znajdą zastosowanie w prawie każdej technologii cząstkowej oraz są ważnym elementem poprawy bezpieczeństwa. W zakresie bezpieczeństwa załogi i ruchu zakładu górniczego przykładem systemowej automatyzacji jest automatyczna metanometria.
W górnictwie węglowym występują dwa główne nurty rozwoju automatyzacji procesów technologicznych dotyczące węgli energetycznych oraz węgli koksujących. Automatyzacja tych technologii wiąże się z ich wydobyciem, przeróbką i wzbogacaniem. Jej planowany do 2020 r. w Polsce zakres obejmuje:

• pełną automatyzację i monitoring procesów przeróbczych i sekcji technologicznych,
• poprawę i stabilizację charakterystyki ilościowo-jakościowej urobku kierowanego do zakładu przeróbczego,
• wprowadzenie wstępnego wzbogacania węgla bezpośrednio w podziemiach kopalń,
• opracowanie nowych metod, procesów i środków chemicznych dla intensyfikacji odwadniania węgli drobnych i najdrobniejszych,
• modernizację stanowisk technologicznych w aspekcie przechodzenia od sterowania ręcznego ze wspomaganiem układów stycznikowych oraz przekaźnikowych do zdalnego sterowania za pomocą specjalnych sterowników cyfrowych za pośrednictwem  jednej sieci teletransmisji cyfrowej,
• całkowitą automatyzację sekcji technologicznych,
• kompleksową automatyzację procesów przeróbczych,
• modernizację sekcji technologicznych, metod i środków do poziomu technicznego, uważanego obecnie za najwyższy w polskich i zagranicznych zakładach przeróbki.

Dziedzina automatyki przemysłowej rozwijana jest też w branży górniczej obejmującej wydobycie, przeróbkę mechaniczną i wzbogacanie rud oraz procesy metalurgiczne związane z odzyskiwaniem metali, na przykład miedzi oraz branży kruszyw naturalnych i spoiw mineralnych. Na Wydziale dynamicznie rozwija się także robotyka we wszystkich swoich gałęziach, tzn.: w zakresie manipulatorów przemysłowych, robotów inspekcyjnych, usługowych oraz robotów o specjalnych zastosowaniach, takich jak militarne czy medyczne lub do eksploracji kosmosu. Realizowane są prace dotyczące budowy mikro- i nanorobotów, czyli maszyn o wymiarach bądź dokładności działania mierzonej w mikro- lub nanometrach, robotów inspekcyjnych czyli robotów mobilnych o różnych sposobach przemieszczania się w zależności od potrzeb. Wśród nich znajdują się roboty latające, poruszające się po podłożu i pływające. Te pierwsze to głównie maszyny oparte na konstrukcji helikoptera z klasycznym układem wirników, choć coraz większym zainteresowaniem badaczy cieszą się inne koncepcje, takie jak quakoptery, a nawet unikoptery – maszyny o jednym wirniku. Roboty takie (z ang. UAV - unmanned aerial vehicle) mają wiele potencjalnych zastosowań, które zależą od wyposażenia jakie robot będzie miał na pokładzie, począwszy od monitorowania ruchu w mieście, poprzez inspekcje stanu technicznego wysokich i trudnodostępnych obiektów, aż po zastosowania militarne.

W dziedzinie robotów poruszających się po podłożu warto wspomnieć o robotach do monitoringu rurociągów. Natomiast roboty pływające stosuje się do inspekcji i eksploracji zbiorników. Odnośnie robotów mobilnych rozwijane jest też inne bardzo ciekawe zagadnienie, dotyczące współdziałania grupy robotów. Stosuje się tam mechanizmy znane ze świata przyrody, teoria roju, feromony. Bardzo istotnym polem dla rozwoju robotyki jest medycyna. Wiele prac poświęca się konstrukcji robotów chirurgicznych czy rehabilitacyjnych. Osobną dziedziną robotyki jest wspomniana wcześniej mikro- i nanorobotyka. Wyróżnia się tutaj dwie grupy maszyn, których gabaryty mierzone są w skali mikro lub nano. Pierwsza z grup może mieć rewolucyjne zastosowania, jeżeli uda się zejść do omawianych skal, to można sobie wyobrazić maszyny, które będą naprawiały nasz organizm od wewnątrz. Innym ciekawym pomysłem jest łączenie się takich maszyn w większe ustroje na zasadzie klocków, czy komórek żywych organizmów. Brzmi to nieco fantastycznie, ale czy gdyby ktoś opisał smartfon w latach 60. to czy byłoby to postrzegane inaczej? Drugą gałęzią nanorobotyki jest budowa „dużych” maszyn o niezwykłej precyzji ruchu. Tutaj zastosowania są równie szerokie i pożyteczne, np. manipulacja wewnątrzkomórkowa.

Jeżeli chodzi o zaawansowanie rozwoju robotyki w naszym kraju to myślę, że nie mamy się czego wstydzić. Oczywiście nie ma w Polsce dużych firm produkujących roboty, ale w zakresie instalacji robotów nie wyglądamy już źle, a w zakresie badań nad rozwojem – nie ustępujemy światowej czołówce. Wszystkie dziedziny robotyki, o których wyżej wspomniałem są rozwijane w AGH. W ramach jednej z prac doktorskich zrealizowany został bezzałogowy helikopter, który jest obecnie komercjalizowany przez autora pracy w założonej przez niego firmie typu spin-off. W Katedrze Robotyki i Mechatroniki prowadzone są z kolei prace w ramach projektów badawczych realizowanych we współpracy z przemysłem, a dotyczące budowy robotów inspekcyjnych do eksploracji zbiorników z cieczą. W tej samej Katedrze rozwija się algorytmy mapowania terenu i współpracy maszyn w grupie. Na osobną uwagę zasługuje zastosowanie badań naszych naukowców – robotyków – w medycynie. Współpracujemy z ośrodkami medycznymi w zakresie budowy laparoskopowego robota chirurgicznego, a ostatnim, głośnym sukcesem Katedry Robotyki i Mechatroniki jest opracowanie robota do manipulacji wewnątrzkomórkowych. Jako ciekawostkę mogę podać spore zaangażowanie studentów w rozwój niekonwencjonalnych robotów. Nie muszę reklamować robota rehabilitacyjnego, który został zbudowany przez naszego absolwenta, zwycięzcę akcji „Zwykły Bohater”. W ramach prac inżynierskich i magisterskich powstają roboty mobilne, napędzane siłą wiatru, unikoptery, czy wreszcie roboty poruszające się po powierzchni cieczy wykorzystujące siły napięcia powierzchniowego.
Nasz kraj dorównuje aktywności naukowej innym krajom UE oraz USA i coraz ściślej z nimi współpracuje.

Całość w numerze 2/2013