Akár a gyártócsarnokban, a tisztatérben vagy a laborban: manapság mindenhol robotok és más automatizálási komponensek segítik a munkát, főként ismétlődő, fizikailag megterhelő vagy veszélyes feladatoknál. Azonban amíg telepítik, programozzák és beállítják őket, gyakran sok idő telik el. A nagy cél ezért az „Automatizálás automatizálása”. Ez azt jelenti, hogy a beállítás és az üzembe helyezés megfelelő eszközökkel sokkal automatizáltabb módon zajlik, mint eddig, ami időt és költségeket takarít meg.
A Fraunhofer IPA a müncheni Automatica kiállításon számos megoldást bemutatott, amelyek mesterséges intelligencia-technológiák felhasználásával jelentősen egyszerűsítik és felgyorsítják a robotok tervezését, programozását és betanítását, azáltal, hogy ezeket a folyamatokat (részben) automatizálják.
Egy szoftverkeretrendszer minden géphez és berendezéshez
David Breunig tudós vezetésével a Fraunhofer IPA gyártási IT-architektúrák kutatócsoportja egy szoftverkeretrendszert fejlesztett ki, amellyel a vállalatok teljes gyártási folyamataikat automatizálhatják. A gépek és berendezések működését eddig szabályozó, nagy számban a gyárakban beépített programozható logikai vezérlők (PLC) így feleslegessé válhatnak.
»Aki ma egy elismert gyártó PLC-jét vásárolja, az annak hardverétől, fejlesztési környezetétől és programozási nyelvétől függ.« – mondja Breunig, »és pontosan ezt szeretnénk megváltoztatni a szoftverkeretrendszerünkkel.«
A szoftveralapú automatizálás működésének bemutatására Breunig és csapata egy demonstrátort épített, amely bemutatja a keretrendszer működését és használatát. A látogatók így az Automatika kiállításon...
A képernyőn megismerheti a szoftverkeretrendszer egyes moduljait, és saját automatizálási projektet hozhat létre vagy optimalizálhat.
Egy kolléganőjével és két kollégájával Breunig azt tervezi, hogy a szoftverkeretrendszerrel önállósul. Induló vállalkozásuk, a retavi GmbH, hivatalosan az év végén kezdi meg működését. Rugalmasan alkalmazható intelligens mobil manipulátorok.
A humanoid robotok jelenleg nagy figyelmet kapnak a médiában, és az Automatica kiállításon is jelentős szerepet fognak játszani. A Fraunhofer IPA egy tanulmánya szerint, amely a KI-fejlesztési központ keretében készült, a "Tanuló rendszerek és kognitív robotika" témában, sok vállalat azonban csak kis érdeklődést mutat afelől, hogy a robotok úgy tudjanak járni, mint egy ember.
A megkérdezett szakértők ehelyett abban látják a legnagyobb potenciált, hogy a humanoid objektumok hasonlóan rugalmasan tudjanak megfogni, mint egy ember. És pontosan itt kapcsolódik egy aktuális fejlesztés a Fraunhofer IPA-tól. Mivel a robotkar sok szabadsági fokának köszönhetően nem hatékony a robotok átfogó programozása ezekhez a fogási folyamatokhoz, a Fraunhofer IPA a komplex fogási és kezelési mozgások gyors és intuitív megtanulásának megközelítéseit kutatja.
A fogási folyamatok például szimulációban és mély megerősítő tanulással tanulmányozhatók. A középpontban nemcsak a robotkezek irányítása áll, hanem különösen az intuitív utasítások adása és új dolgok tanítása.
Alkalmazások teljes körű rugalmas robotrendszerekhez – beleértve a többkarú és fogókkal ellátott mobil többcélú platformokat. Ehhez modern eljárásokat, például utánzó tanulást és úgynevezett alapmodelleket alkalmaznak. Ebben a folyamatban természetes nyelvű utasításokat, távoli vezérléssel végzett műveleteket, valamint ember által bemutatott folyamatokat használnak a robotképességek hatékony közvetítésére.
A kiállításon bemutatott demonstrátor gyakorlati betekintést nyújt a technológia kiválasztott aspektusaiba, és példákkal illusztrálja, hogyan lehet a legfrissebb kutatások központi ötleteit alkalmazásba átültetni. Ezen kívül lehetőség nyílik arra is, hogy többet megtudjunk a jelenlegi imitációs tanulási eljárások és alapmodellek kihívásairól, valamint arról, hogyan zárhatja le egy hibrid megközelítés a meglévő hiányosságokat, kombinálva a bevált, paraméterezhető robotképességeket a tanulásalapú módszerekkel.
Rugalmas laborrobotika folyadékok kezelésére és adagolására
A szakemberhiány a laborok és orvosi intézmények előtt sem áll meg. A meglévő személyzet a napi munkaidejének jelentős részét monoton rutinfeladatokkal tölti, amelyek késleltetik a magasabb szintű, értékteremtő tevékenységeket. Így az automatizálási megoldások iránti kereslet ebben a környezetben erősen megnövekedett. Az "off-the-shelf" rendszer azonban általában nem megfelelő, mivel a feladatok és a kezelendő objektumok sokfélesége miatt.
A Fraunhofer IPA ezért egy testreszabható szoftvercsomagot fejleszt ki autonóm működésű laborrobotok számára, amely lehetővé teszi az ilyen rutinmunkák hatékony automatizálását. Például a robotok képesek lesznek folyamat szempontjából releváns fogyóeszközöket gyűjteni, vegyszereket vagy mintákat önállóan adagolni, érzékeny mintákat "éppen időben" beszerezni hűtő- vagy melegszekrényekből, vagy a jövőben teljesen önállóan kísérleteket végezni. Ehhez a robotnak olyan feladatokat kell elsajátítania, mint például különböző tartályok lokalizálása és megfogása, különböző folyadékok és szilárd anyagok pontos mérlegelése, szekrények és ajtók kinyitása, valamint az autonóm navigáció.
Az Automatica kiállításon a Fraunhofer IPA bemutatja a jelenlegi fejlesztési állapotot egy demonstrátoron keresztül, amely különböző viszkozitású folyadékokat automatizált módon adagol és meghatározott céledényekbe oszt el.
Biztonságos ember-robot együttműködés részben automatizáltan megvalósítani
A modern automatizálási megoldásoknak a kis sorozatok miatt a lehető legflexibilisebbeknek kell lenniük. Ez azonban azt is jelenti, hogy a biztonsági intézkedéseket folyamatosan módosítani kell. Ennek alapja a kockázatértékelés.
és CE-jelölés – két folyamat, amelyek jelenleg még nagyon időigényesek és sok szakértelmet igényelnek. A Fraunhofer IPA ezért olyan eszközöket fejlesztett ki, amelyek mind a tervezési, mind a használati fázisban egyszerűsítik és felgyorsítják a biztonsági tervezést.
A kiállítási exponát »CARA« egy eszköz a tervezési fázisra, amely széleskörűen támogatja a biztonsági tervezést. Segít a szakembereknek egy 3D-szimulációval, hogy minden szükséges biztonsági intézkedést már a berendezés üzembe helyezése előtt figyelembe vegyenek.
Hat lépésben tervezni és végrehajtani. A CARA figyelembe veszi az olyan paramétereket, mint a potenciális veszélyek, a biztonsági távolságok és az ember és gép közötti lehetséges interakció. A ütközési és szorulási veszélyeket automatikusan azonosítja. Ezt követően az eszköz javaslatokat tesz a kockázatcsökkentésre.
A tervezési fázisban a Fraunhofer IPA által kifejlesztett automatizált tesztállomáson meghatározott ütközési modellek segítenek. Ezek a modellek a kihívást célozzák meg, hogy a maximálisan megengedett erők és nyomások esetleges ütközések során korlátozzák a robot sebességét és ciklusidejét, ezáltal csökkentve a berendezés teljesítményét. Az üzemeltetés során fellépő erők azonban nehezen számíthatók ki matematikailag. Miután elkészültek, az ütközési modellek lehetővé teszik a teljesítmény pontos felmérését már a tervezési fázisban. A CARA ezekre a modellekre támaszkodhat.
Intuitív robotprogramozás egy új felhasználói felület segítségével
A robotprogramozás továbbra is gyakran szűk keresztmetszet, amikor egy alkalmazás hatékony beállításáról vagy átalakításáról van szó. Hogy a szükséges szaktudás hogyan csökkenthető, és hogyan válhatnak a robotok is, azt egy új kezelőfelület mutatja be egy szimulált szétszerelési alkalmazás példáján a kiállításon. A kezelőfelület lehetővé teszi, hogy egyes készségeket, azaz robotképességeket egy teljes feladattá állítsunk össze. Ehhez készségmodulokat használnak.
A Fraunhofer IPA „pitasc“ szoftvere alkalmazásra specifikus módon, programozási ismeretek nélkül összeállítható és kombinálható.
Automatizálás tiszta környezetben: 2ndSCIN és Tested Device
A 2ndSCIN egy szabadalmaztatott védőburkolat, amely alkalmassá teszi a robotokat és más mozgó automatizálási komponenseket az ultra-tiszta gyártásra. A burkolat egy áteresztő, mozgékony és többrétegű textilből készült, amelyben
a működését az emberi bőrnek utánzó. A textilréteg érzékelőkkel van felszerelve, amelyek folyamatosan mérik az olyan paramétereket, mint a részecskék koncentrációja, a kémiai szennyeződés, a nyomás vagy a páratartalom.
A mesterséges intelligencián alapuló algoritmusok kiértékelik ezeket az érzékelőadatokat, és például lehetővé teszik a megelőző karbantartást. Az alkalmazástól függően két vagy több textíliaréteg is egymásra helyezhető, amelyeket távtartókkal választanak el.
A részek között például levegőt lehet beszívni vagy elvezetni. Így eltávolíthatók a környezetből vagy az automatizálási komponensből származó részecskék. A speciális gázok bevezetése a rendszer részei közé például annak sterilizálását teszi lehetővé. A burkolat körülbelül egy óra alatt cserélhető, és dekontaminálás után újra felhasználható. »A 2ndSCIN rendkívül változatos felépítésű, így egyedi igényeket tudunk megvalósítani. Így számos, a tisztasági követelményeknek megfelelő védőburkolatra vonatkozó igényt kielégítünk, amelyeket a korábbi termékek nem teljesítettek«, magyarázza Udo Gommel, a Fraunhofer IPA szennyeződéskritikus gyártás üzletágának vezetője. Ő és csapata bemutatta a 2ndSCIN-t az Automatica kiállításon.
Több éve kínál a Fraunhofer IPA eljárásokat a részecske-kibocsátás, kiáramlás, ESD és egyéb követelmények terén. A vizsgált termékek számára a Tested Device minősítést adják, amelyről a kiállítás látogatói is tájékozódhatnak a
A vállalatok a termék- és ügyfélspecifikus vizsgálati jelentéssel megerősítést kapnak berendezéseik, készülékeik vagy fogyóeszközeik tisztaságáról és tisztatéri alkalmasságáról. A vizsgálatok tartalmazzák
A gyártási környezetek: atmoszférikus tisztaterek, száraz tisztaterek és vákuumkörülmények.
Kapcsolat:
