Ať už v výrobní hale, v čisté místnosti nebo v laboratoři: všude se dnes používají roboti a další automatizační komponenty, které především podporují při repetitivních, fyzicky náročných nebo nebezpečných činnostech. Ale než jsou nainstalovány, naprogramovány a nastaveny, často uběhne ještě hodně času. Velkým cílem je proto „automatizace automatizace“. To znamená, že nastavení a uvedení do provozu probíhá pomocí vhodných nástrojů mnohem automatizovaněji než dosud, což šetří čas a náklady.
Fraunhofer IPA na výstavě Automatica v Mnichově představil celou řadu řešení, která také za využití technologií umělé inteligence výrazně zjednodušují a urychlují plánování, programování a zaškolování robotů tím, že tyto procesy (částečně) automatizují.
Softwarový rámec pro všechny stroje a zařízení
Vědci pod vedením Davida Breuniga z výzkumného týmu IT-architektury pro výrobu na Fraunhofer IPA vyvinuli softwarový rámec, který umožňuje firmám automatizovat celou svou výrobu. Programovatelné logické automaty (PLC), které dosud řídily provoz strojů a zařízení a jsou ve velkém množství instalovány v továrnách, se tak mohou stát nadbytečnými.
„Kdo dnes kupuje SPS od etablovaného výrobce, stává se závislým na jeho hardwaru, vývojovém prostředí a programovacím jazyce,“ říká Breunig, „a právě to chceme změnit naším softwarovým rámcem.“
Aby ukázali, jak tato softwarově definovaná automatizace funguje, vytvořil Breunig se svým týmem demonstrátor, který ukazuje fungování a využití rámce. Návštěvníci mohou s ním pracovat na Automatica.
na obrazovce se seznámit s jednotlivými moduly softwarového rámce a vytvořit nebo optimalizovat vlastní automatizační projekt.
Společně s kolegyní a dvěma kolegy plánuje Breunig, že se s tímto softwarovým rámcem osamostatní. Jejich start-up, retavi GmbH, oficiálně zahájí činnost na konci roku. Flexibilně použitelní inteligentní mobilní manipulátory.
Humanoidní roboti v současnosti získávají v médiích velkou pozornost a na Automatica také sehrají významnou roli. Podle studie Fraunhofer IPA v rámci centra pokroku AI „Učící se systémy a kognitivní robotika“ má však mnoho firem jen malý zájem o to, aby roboti mohli chodit jako člověk.
Místo toho vidí dotazovaní odborníci největší potenciál v tom, že humanoidní objekty by měly být schopny uchopit předměty stejně flexibilně jako člověk. A právě zde navazuje aktuální vývoj Fraunhofer IPA. Vzhledem k mnoha stupňům volnosti robotické ruky není efektivní roboty pro tyto uchopovací procesy rozsáhle programovat. Aby se tomu čelilo, Fraunhofer IPA zkoumá přístupy k rychlému a intuitivnímu naučení se složitých pohybů uchopení a manipulace.
Chyby při uchopení mohou být například natrénovány v simulaci a pomocí hlubokého posilovacího učení. V centru pozornosti není pouze řízení robotických rukou, ale zejména intuitivní instruování a nácvik nových.
Aplikace pro plně flexibilní robotické systémy – včetně mobilních vícúčelových platforem s více rameny a uchopovači. K tomu se používají moderní metody, jako je učení napodobováním a tzv. základní modely. Při tom se využívají pokyny v přirozeném jazyce, teleoperované provedení a lidsky demonstrované postupy k efektivnímu předávání schopností robotů.
Demonstrátor na výstavním stánku poskytuje praktický pohled na vybrané aspekty technologie a ukazuje příkladně, jak se centrální myšlenky z aktuálního výzkumu dají převést do praxe. Kromě toho se nabízí příležitost dozvědět se více o výzvách současných metod učení napodobováním a základních modelech, stejně jako o tom, jak může hybridní přístup cíleně vyplnit existující mezery kombinací osvědčených, parametrizovatelných schopností robotů s metodami založenými na učení.
Flexibilní robotika pro manipulaci a dávkování kapalin
Převládající nedostatek kvalifikovaných pracovníků se také nevyhýbá laboratořím a zdravotnickým zařízením. Stávající personál tráví velkou část své každodenní pracovní doby monotónními rutinními úkoly, které zpožďují hodnotnější, hodnototvorné činnosti. Automatizační řešení jsou v tomto prostředí proto velmi žádaná. Systém „na míru“ je však většinou nevhodný, protože úkoly a objekty, se kterými je třeba manipulovat, jsou rozmanité.
Fraunhofer IPA proto vyvíjí přizpůsobitelnou softwarovou sadu pro autonomně působící laboratorní roboty, která umožňuje efektivně automatizovat takové rutinní práce. Například by měli být roboti schopni shromažďovat procesně relevantní spotřební zboží, samostatně dávkovat chemikálie nebo vzorky, získávat citlivé vzorky „just in time“ z chladicích nebo teplovzdušných skříní nebo, perspektivně, provádět experimenty zcela samostatně. K tomu musí robot zvládat úkoly, jako je lokalizace a uchopení různých nádob, přesné vážení různých kapalin a pevných látek, otevírání skříní a dveří a autonomní navigaci.
Na Automatica představuje Fraunhofer IPA aktuální stav vývoje na základě demonstrátoru, který automatizovaně dávkuje kapaliny různých viskozity a rozděluje je do definovaných cílových nádob.
Bezpečnou spolupráci mezi lidmi a roboty realizovat částečně automatizovaně.
Moderní automatizační řešení by měla být co nejflexibilnější kvůli malým sériím. To však také znamená, že bezpečnostní opatření musí být neustále přizpůsobována. Základem pro to je hodnocení rizik.
a CE označení – dva procesy, které jsou v současnosti stále velmi zdlouhavé a vyžadují mnoho odborných znalostí. Fraunhofer IPA proto vyvinulo nástroje jak pro fázi plánování, tak pro fázi používání, které usnadňují a urychlují bezpečnostní návrh.
Výstavní exponát „CARA“ je nástroj pro plánovací fázi, který rozsáhle podporuje při návrhu bezpečnosti. Pomáhá odborníkům s 3D simulací, aby všechny potřebné bezpečnostní opatření byla zavedena již před uvedením zařízení do provozu.
šesti kroky k plánování a realizaci. CARA přitom zohledňuje parametry jako potenciální nebezpečí, bezpečnostní vzdálenosti a možnou interakci mezi člověkem a strojem. Nebezpečí kolizí a zaklínění jsou automaticky identifikována. Následně nástroj navrhuje opatření ke snížení rizik.
Také v plánovací fázi pomáhají kolizní modely, které jsou určovány na automatizovaném zkušebním zařízení vyvinutém Fraunhofer IPA. Tyto modely se zabývají výzvou, že maximálně povolené síly a tlaky při možných kolizích omezují rychlosti a cyklické časy robotu, a tím mohou snižovat výkon zařízení. Síly, které se v provozu objevují, se však obtížně matematicky vypočítávají. Jakmile jsou vytvořeny, kolizní modely umožňují přesně odhadnout výkon již v plánovací fázi. CARA může na tyto modely navázat.
Intuitivní programování robotů pomocí nového uživatelského rozhraní
I nadále je programování robotů často úzkým hrdlem, pokud jde o efektivní nastavení nebo přestavbu aplikace. Jak lze snížit potřebné odborné znalosti a jak mohou roboti fungovat, ukazuje nové uživatelské rozhraní na příkladu simulované demontážní aplikace na výstavním stánku. Toto uživatelské rozhraní umožňuje sestavit jednotlivé dovednosti, tedy schopnosti robotů, do kompletní úlohy. K tomu se používají stavební bloky dovedností z
Software »pitasc« Fraunhofer IPA, která může být bez znalosti programování specificky sestavena a kombinována.
Automatizace v ultraclean prostředí: 2ndSCIN a Tested Device
2ndSCIN je patentovaný ochranný obal, který připravuje roboty a další pohyblivé automatizační komponenty pro ultrakvalitní výrobu. Obal se skládá z propustného, pohyblivého a vícestupňového textilu, který je v
jehož funkce je napodobena lidskou pokožkou. Textilní vrstva je vybavena senzory, které neustále měří parametry jako koncentraci částic, chemickou kontaminaci, tlak nebo vlhkost.
Algoritmy založené na umělé inteligenci vyhodnocují tato data ze senzorů a umožňují například prediktivní údržbu. V závislosti na aplikaci mohou být dvě nebo více textilních vrstev umístěny nad sebou, oddělené distančními prvky.
Mezi mezerami může být například nasávána nebo odváděna vzduch. Tímto způsobem mohou být odstraněny částice, které pocházejí z okolí nebo z automatizační komponenty. Přívod specializovaných plynů do mezer systému umožňuje například jeho sterilizaci. Kryt lze vyměnit přibližně za hodinu a po dekontaminaci jej lze znovu použít. „2ndSCIN je extrémně variabilní ve své konstrukci, takže můžeme realizovat individuální potřeby. Tímto způsobem se zabýváme mnoha požadavky na čistotou vhodné ochranné kryty pro komponenty čistých prostor, které dosavadní produkty nesplňují,“ vysvětluje Udo Gommel, vedoucí obchodní oblasti kontaminaci kritické výroby na Fraunhofer IPA. On a jeho tým představili 2ndSCIN na Automatica.
Již mnoho let nabízí Fraunhofer IPA také postupy pro emisí částic, odplynění, ESD a další požadavky. Pro zkoumané produkty je udělována zkušební značka Tested Device, o které se mohou návštěvníci veletrhu také informovat.
Firmy mohou být informovány o stavu. S produktovým a zákaznickým specifickým zkušebním protokolem obdrží potvrzení o čistotě a vhodnosti pro čisté prostory svých zařízení, přístrojů nebo spotřebního materiálu. Vyšetření zahrnují
Produkční prostředí atmosférické čisté prostory, suché čisté prostory a vakuové podmínky.
Kontakt:
