Na ovogodišnjem sajmu Automatica, Fraunhofer Institut za proizvodnu tehnologiju i automatizaciju IPA prikazuje brojne rješenja koja – zahvaljujući umjetnoj inteligenciji (AI) – značajno olakšavaju i ubrzavaju planiranje, programiranje i učenje robota. Možete ih vidjeti od 24. do 27. lipnja 2025. u dvorani A4 na štandu 314.
Bilo u proizvodnoj hali, u čistoj sobi ili u laboratoriju: roboti i drugi automatski sustavi sada se koriste svugdje i većinom pomažu u ponavljajućim, fizički napornim ili opasnim aktivnostima. Međutim, dok se ne instaliraju, programiraju i postave, često prolazi puno vremena. Veliki cilj je stoga 'Automatizacija automatizacije'. To znači da se postavljanje i puštanje u rad s odgovarajućim alatima odvija daleko automatiziranije nego prije, što štedi vrijeme i troškove.
Fraunhofer IPA će od 24. do 27. lipnja 2025. na Automatica u Münchenu prikazati cijeli niz rješenja koja, koristeći AI tehnologije, značajno olakšavaju i ubrzavaju planiranje, programiranje i učenje robota, djelomičnom automatizacijom tih procesa.
Softverski okvir za sve strojeve i postrojenja
Znanstvenici pod vodstvom Davida Breuniga iz istraživačkog tima IT arhitekture za proizvodnju na Fraunhofer IPA razvili su softverski okvir koji omogućuje tvrtkama da automatiziraju svoju cijelu proizvodnju. Programabilne logičke kontrolere (PLC), koji do sada reguliraju rad strojeva i postrojenja i koji su u velikom broju instalirani u tvornicama, mogli bi postati suvišni.
'Tko danas kupuje PLC od etabliranog proizvođača, postaje ovisan o njegovom hardveru, razvojnim okruženju i programskom jeziku', kaže Breunig, 'i upravo to želimo promijeniti našim softverskim okvirom.'
Kako bi pokazali kako ova softverski definirana automatizacija funkcionira, Breunig i njegov tim izgradili su demonstrator koji prikazuje način rada i korištenja okvira. Posjetitelji mogu na Automatica ekranu upoznati pojedine module softverskog okvira i sami pokrenuti ili optimizirati projekt automatizacije.
Zajedno s kolegicom i dvojicom kolega, Breunig planira postati samostalan s softverskim okvirom. Njihov start-up, retavi GmbH, službeno započinje s radom krajem godine.
Fleksibilno primjenjivi inteligentni mobilni manipulatori
Humanoidni roboti trenutno privlače mnogo pažnje u medijima i na Automatica će također igrati veliku ulogu. Prema studiji Fraunhofer IPA u okviru centra za napredak AI 'Učeći sustavi i kognitivna robotika', mnoge tvrtke imaju malo interesa da roboti mogu hodati kao ljudi. Umjesto toga, anketirani stručnjaci vide najveći potencijal u tome da humanoidni objekti mogu hvatati sličnom fleksibilnošću kao ljudi. I upravo tu se oslanja trenutni razvoj Fraunhofer IPA. Budući da nije učinkovito programirati robote za te procese hvatanja zbog mnogih stupnjeva slobode robotske ruke, Fraunhofer IPA istražuje pristupe brzom i intuitivnom učenju složenih pokreta hvatanja i rukovanja.
Procese hvatanja moguće je, na primjer, učiti u simulaciji i uz pomoć dubokog učenja s pojačanjem. U središtu pažnje nije samo upravljanje robotskim rukama, već posebno intuitivno poučavanje i učenje novih primjena za potpuno fleksibilne robotske sustave – uključujući mobilne višenamjenske platforme s više ruku i hvatača. U tu svrhu koriste se moderni postupci poput učenja imitacijom i takozvanih temeljnih modela. Pri tome se koriste prirodne jezične instrukcije, teleoperirane izvedbe i ljudski demonstrirani postupci kako bi se učinkovito prenijele robotske sposobnosti.
Demonstrator na izložbenom štandu pruža praktičan uvid u odabrane aspekte tehnologije i pokazuje kako se ključne ideje iz trenutnog istraživanja mogu prenijeti u praksu. Osim toga, pruža se prilika da se saznaju više o izazovima trenutnih postupaka učenja imitacijom i temeljnim modelima, kao i o tome kako hibridni pristup može ciljano zatvoriti postojeće praznine kombiniranjem provjerenih, parametrizabilnih robotskih sposobnosti s metodama temeljenim na učenju.
Fleksibilna laboratorijska robotika za rukovanje i doziranje tekućina
Prevladavajući nedostatak stručnog kadra ne zaobilazi ni laboratorije i medicinske ustanove. Dostupno osoblje provodi veliki dio svog radnog vremena na monotonim rutinskim zadacima koji odgađaju vrijednije, dodane aktivnosti. Stoga su rješenja automatizacije u ovom okruženju vrlo tražena. Međutim, sustav 's police' obično nije prikladan jer su zadaci i objekti koje treba obraditi raznoliki.
Fraunhofer IPA stoga razvija prilagodljivi softverski paket za autonomne laboratorijske robote koji omogućuje učinkovitu automatizaciju takvih rutinskih poslova. Na primjer, roboti bi trebali biti sposobni samostalno prikupljati procesno relevantne potrošne materijale, dozirati kemikalije ili uzorke, osigurati osjetljive uzorke 'just in time' iz hladnjaka ili grijača ili, perspektivno, potpuno samostalno provoditi eksperimente. U tu svrhu robot mora ovladati zadacima kao što su lociranje i hvatanje raznovrsnih spremnika, precizno mjerenje različitih tekućina i čvrstih tvari, otvaranje ormara i vrata te autonomna navigacija.
Na Automatica, Fraunhofer IPA prikazuje trenutni razvojni status putem demonstratora koji može automatski dozirati tekućine različitih viskoznosti i raspodijeliti ih u definirane ciljne spremnike.
Sigurna suradnja čovjeka i robota djelomično automatizirana
Moderna rješenja automatizacije trebaju biti što fleksibilnija zbog malih serija. To također znači da se sigurnosne mjere moraju kontinuirano prilagođavati. Osnova za to su procjena rizika i CE oznaka – dva procesa koja su trenutno još uvijek vrlo dugotrajna i zahtijevaju mnogo stručnog znanja. Fraunhofer IPA je stoga razvila alate za fazu planiranja i fazu korištenja koji pojednostavljuju i ubrzavaju projektiranje sigurnosti.
Izložbeni eksponat 'CARA' je alat za fazu planiranja koji opsežno pomaže u projektiranju sigurnosti. Pomaže stručnjacima s 3D simulacijom da planiraju i provedu sve potrebne sigurnosne mjere već prije puštanja u rad postrojenja u šest koraka. CARA uzima u obzir parametre kao što su potencijalne opasnosti, sigurnosne udaljenosti i moguća interakcija između čovjeka i stroja. Opasnosti od sudara i stiskanja automatski se identificiraju. Nakon toga, alat daje prijedloge za mjere smanjenja rizika.
Također u fazi planiranja pomažu modeli kolizije, koji se utvrđuju na automatiziranom testnom uređaju razvijenom od strane Fraunhofer IPA. Oni se bave izazovom da maksimalno dopuštene sile i pritisci u slučaju kolizije ograničavaju brzine i cikluse robota, čime mogu smanjiti performanse sustava. Međutim, sile koje se javljaju u radu teško se matematički izračunavaju. Jednom kada su stvoreni, modeli kolizije omogućuju precizno procjenjivanje performansi već u fazi planiranja. CARA može koristiti ove modele.
Intuitivno programiranje robota uz pomoć novog korisničkog sučelja
I dalje je programiranje robota često usko grlo kada je u pitanju učinkovito postavljanje ili preuređivanje primjene. Kako se potrebno stručno znanje može smanjiti i kako se roboti mogu učinkovito programirati čak i uz visoku raznolikost, pokazuje nova upravljačka površina na primjeru simulirane aplikacije demontaže na izložbenom štandu. Upravljačka površina omogućuje sastavljanje pojedinačnih vještina, odnosno sposobnosti robota, u cjeloviti zadatak.
Za to se koriste moduli vještina iz softvera »pitasc« Fraunhofer IPA, koji se mogu primjenjivati specifično bez programerskog znanja.
Automatizacija u visoko čistom okruženju: 2ndSCIN i Tested Device
2ndSCIN je patentirana zaštitna ovojnica koja čini robote i druge pokretne komponente automatizacije spremnima za ultraklasičnu proizvodnju. Ovojnica se sastoji od prozirnog, pokretnog i višeslojnog tekstila, koji je u svom djelovanju inspiriran ljudskom kožom. Tekstilni sloj opremljen je senzorima koji kontinuirano mjere parametre poput koncentracije čestica, kemijske kontaminacije, pritiska ili vlažnosti.
AI-bazirani algoritmi analiziraju ove podatke senzora i omogućuju, na primjer, prediktivno održavanje. Ovisno o primjeni, dva ili više tekstilnih slojeva mogu biti postavljena jedan na drugi, odvojena razdjelnicima.
U međuslojevima se može, na primjer, usisavati ili odvoditi zrak. Tako se mogu ukloniti čestice koje dolaze iz okoline ili od komponente automatizacije. Opskrba specijalnim plinovima u međuslojeve sustava omogućuje, na primjer, njegovu sterilizaciju. Ovojnica se može zamijeniti za otprilike jedan sat i može se ponovo koristiti nakon dekontaminacije. »2ndSCIN je izuzetno varijabilan u strukturi, tako da možemo implementirati individualne potrebe. Tako se obraćamo mnogim zahtjevima za zaštitnim omotima prikladnim za čiste prostore, koji ne ispunjavaju prethodne proizvode«, objašnjava Udo Gommel, voditelj sektora kritične proizvodnje kontaminacije u Fraunhofer IPA. On i njegov tim predstavljaju 2ndSCIN na Automatica.
Već dugi niz godina Fraunhofer IPA nudi i postupke za emisiju čestica, isparavanje, ESD i druge zahtjeve. Za ispitivane proizvode dodjeljuje se oznaka Tested Device, o kojoj se posjetitelji sajma također mogu informirati na štandu. Poduzeća dobivaju potvrdu o čistoći i prikladnosti svojih sustava, uređaja ili potrošnog materijala s izvješćem o ispitivanju specifičnim za proizvod i kupca. Istraživanja uključuju proizvodne okolnosti atmosferskih čistih prostora, suho-čiste prostore i vakuumske uvjete.
Kontakt:
