Che si tratti di una sala di produzione, di una sala bianca o di un laboratorio: ovunque oggi vengono utilizzati robot e altri componenti di automazione, supportando principalmente attività ripetitive, fisicamente impegnative o pericolose. Tuttavia, fino a quando non sono installati, programmati e configurati, spesso passa molto tempo. L'obiettivo principale è quindi 'Automazione dell'Automazione'. Ciò significa che la configurazione e l'avvio avvengono in modo molto più automatizzato rispetto al passato, risparmiando tempo e costi.
Il Fraunhofer IPA ha mostrato all'Automatica di Monaco una serie di soluzioni che, utilizzando anche tecnologie di intelligenza artificiale, semplificano e accelerano notevolmente la pianificazione, la programmazione e l'apprendimento dei robot, automatizzando (in parte) questi processi.
Un framework software per tutte le macchine e gli impianti
Scienziati guidati da David Breunig del team di ricerca Architetture IT per la produzione presso il Fraunhofer IPA hanno sviluppato un framework software che consente alle aziende di automatizzare l'intera produzione. I controllori programmabili (SPS), che finora regolano il funzionamento di macchine e impianti e sono installati in gran numero nelle fabbriche, potrebbero diventare superflui.
'Chi oggi acquista l'SPS di un produttore affermato diventa dipendente dal suo hardware, ambiente di sviluppo e linguaggio di programmazione', afferma Breunig, 'e questo è esattamente ciò che vogliamo cambiare con il nostro framework software.'
Per dimostrare come funziona questa automazione definita dal software, Breunig e il suo team hanno realizzato un dimostratore che mostra il funzionamento e l'utilizzo del framework. I visitatori possono così interagire con esso all'Automatica.
sullo schermo conoscere i singoli moduli del framework software e creare o ottimizzare autonomamente un progetto di automazione.
Insieme a una collega e due colleghi, Breunig pianifica di avviare un'attività in proprio con il framework software. La sua start-up, la retavi GmbH, avvierà ufficialmente le operazioni alla fine dell'anno. Manipolatori mobili intelligenti utilizzabili in modo flessibile.
I robot umanoidi stanno attualmente ricevendo molta attenzione nei media e giocheranno un ruolo importante anche all'Automatica. Secondo uno studio del Fraunhofer IPA nell'ambito del centro di avanzamento dell'IA "Sistemi di apprendimento e robotica cognitiva", molte aziende, tuttavia, mostrano poco interesse affinché i robot possano camminare come un essere umano.
Invece, i professionisti intervistati vedono il maggiore potenziale nel fatto che gli oggetti umani possano afferrare in modo simile e flessibile come un essere umano. Ed è proprio qui che si collega uno sviluppo attuale del Fraunhofer IPA. Infatti, a causa dei numerosi gradi di libertà di una mano robotica, non è efficiente programmare i robot per questi processi di presa in modo esaustivo. Per affrontare questo problema, il Fraunhofer IPA sta esplorando approcci per l'apprendimento rapido e intuitivo di movimenti complessi di presa e manipolazione.
I processi di presa possono essere ad esempio appresi in una simulazione e con il Deep Reinforcement Learning. Al centro non c'è solo il controllo delle mani robotiche, ma soprattutto l'istruzione intuitiva e l'apprendimento di nuovi.
Applicazioni per sistemi robotici completamente flessibili - comprese piattaforme mobili multifunzionali con più bracci e pinze. A questo scopo vengono utilizzati metodi moderni come l'Imitation Learning e i cosiddetti modelli di base. In questo processo vengono utilizzate istruzioni in linguaggio naturale, esecuzioni teleoperate e procedure dimostrate da esseri umani per trasmettere in modo efficiente le capacità dei robot.
Il dimostratore allo stand offre uno sguardo pratico su aspetti selezionati della tecnologia e mostra esemplificativamente come idee centrali della ricerca attuale possano essere trasferite nell'applicazione. Inoltre, si presenta l'opportunità di approfondire le sfide degli attuali metodi di apprendimento per imitazione e dei modelli di base, nonché di scoprire come un approccio ibrido possa colmare in modo mirato le lacune esistenti, combinando abilità robotiche consolidate e parametrizzabili con metodi basati sull'apprendimento.
Robotica di laboratorio flessibile per la manipolazione e dosaggio di liquidi
La carenza di personale qualificato non risparmia nemmeno laboratori e strutture mediche. Il personale attuale trascorre gran parte del proprio tempo di lavoro quotidiano con compiti monotoni di routine, che ritardano attività più elevate e di valore. Pertanto, le soluzioni di automazione sono molto richieste in questo contesto. Tuttavia, un sistema 'standard' è spesso inadeguato, poiché i compiti e gli oggetti da gestire sono vari.
Il Fraunhofer IPA sta quindi sviluppando un kit software adattabile per robot di laboratorio autonomi, che consente di automatizzare in modo efficiente tali lavori di routine. Ad esempio, i robot dovrebbero essere in grado di raccogliere beni di consumo rilevanti per il processo, dosare autonomamente sostanze chimiche o campioni, prelevare campioni delicati 'just in time' da frigoriferi o armadi riscaldati o, in prospettiva, eseguire esperimenti completamente in autonomia. A tal fine, il robot deve padroneggiare compiti come la localizzazione e la presa di contenitori vari, la pesatura precisa di diversi liquidi e solidi, l'apertura di armadi e porte e la navigazione autonoma.
All'Automatica, il Fraunhofer IPA mostra lo stato attuale dello sviluppo attraverso un dimostratore che può dosare automaticamente liquidi di diversa viscosità e suddividerli in contenitori di destinazione definiti.
Implementare in modo sicuro la collaborazione uomo-robot parzialmente automatizzata
Le moderne soluzioni di automazione devono essere il più flessibili possibile a causa delle piccole dimensioni dei lotti. Ciò significa anche che le misure di sicurezza devono essere continuamente adattate. La base per questo è la valutazione del rischio.
e la marcatura CE - due processi che attualmente sono ancora molto lunghi e richiedono molta esperienza. Per questo motivo, il Fraunhofer IPA ha sviluppato strumenti sia per la fase di pianificazione che per quella di utilizzo, che semplificano e accelerano la progettazione della sicurezza.
Il campione espositivo "CARA" è uno strumento per la fase di pianificazione che supporta ampiamente la progettazione della sicurezza. Aiuta i professionisti con una simulazione 3D a implementare tutte le misure di sicurezza necessarie già prima dell'entrata in funzione di un impianto.
sei passaggi per pianificare e attuare. CARA considera parametri come potenziali pericoli, distanze di sicurezza e la possibile interazione tra uomo e macchina. I rischi di collisione e di schiacciamento vengono identificati automaticamente. Successivamente, lo strumento propone misure per la riduzione del rischio.
Anche nella fase di pianificazione, i modelli di collisione, che vengono determinati tramite una stazione di prova automatizzata sviluppata dal Fraunhofer IPA, sono utili. Affrontano la sfida che le forze e le pressioni massime ammissibili in caso di collisioni possono limitare le velocità e i tempi di ciclo del robot, riducendo così le prestazioni dell'impianto. Tuttavia, le forze che si verificano in esercizio sono difficili da calcolare matematicamente. Una volta creati, i modelli di collisione consentono di valutare con precisione le prestazioni già nella fase di pianificazione. CARA può fare riferimento a questi modelli.
Programmazione intuitiva dei robot tramite una nuova interfaccia utente
La programmazione dei robot è ancora spesso un collo di bottiglia quando si tratta di un'installazione o riconfigurazione efficiente di un'applicazione. Come si può ridurre la conoscenza specialistica necessaria e come i robot possono diventare più accessibili, lo dimostra una nuova interfaccia utente attraverso un esempio di un'applicazione di smontaggio simulata allo stand. L'interfaccia utente consente di combinare singole competenze, ovvero abilità dei robot, in un compito completo. A tal fine vengono utilizzati moduli di competenza dalla
Software «pitasc» del Fraunhofer IPA, che può essere assemblata e combinata in modo specifico per l'applicazione senza necessità di conoscenze di programmazione.
Automazione in ambienti ultra-puri: 2ndSCIN e Tested Device
2ndSCIN è un involucro protettivo brevettato che rende pronti all'uso robot e altri componenti di automazione mobili per la produzione ultrapura. L'involucro è realizzato in un tessuto permeabile, mobile e multistrato, che in
è ispirata al funzionamento della pelle umana. Lo strato tessile è dotato di sensori che misurano continuamente parametri come la concentrazione di particelle, la contaminazione chimica, la pressione o l'umidità.
Algoritmi basati su IA analizzano questi dati dei sensori e consentono, ad esempio, una manutenzione predittiva. A seconda dell'applicazione, possono sovrapporsi due o più strati di tessuto, separati da distanziatori.
Negli spazi vuoti possono essere aspirati o espulsi, ad esempio, aria. In questo modo è possibile rimuovere particelle provenienti dall'ambiente o dai componenti di automazione. L'introduzione di gas speciali negli spazi del sistema consente, ad esempio, la sua sterilizzazione. Il rivestimento può essere sostituito in circa un'ora e può essere riutilizzato dopo una decontaminazione. "2ndSCIN è estremamente variabile nella sua struttura, permettendoci di soddisfare esigenze individuali. In questo modo affrontiamo molte richieste per rivestimenti protettivi adatti alla purezza per componenti di camere bianche, che i prodotti precedenti non soddisfano", spiega Udo Gommel, responsabile della produzione critica per la contaminazione presso il Fraunhofer IPA. Lui e il suo team hanno presentato 2ndSCIN all'Automatica.
Da molti anni il Fraunhofer IPA offre anche procedure per le emissioni di particelle, l'emissione di gas, l'ESD e altre esigenze. Per i prodotti esaminati viene rilasciato il marchio di prova Tested Device, di cui anche i visitatori della fiera possono informarsi.
Le aziende ricevono con il rapporto di prova specifico per prodotto e cliente una conferma della purezza e dell'idoneità per ambienti controllati delle loro attrezzature, dispositivi o materiali di consumo. Le indagini comprendono
gli ambienti di produzione camere bianche atmosferiche, camere bianche secche e condizioni di vuoto.
Contatto:
