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 je na Automatica u Münchenu predstavio niz rješenja koja, koristeći tehnologije umjetne inteligencije, značajno pojednostavljuju i ubrzavaju planiranje, programiranje i učenje robota, automatizirajući te procese (djelomično).
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 funkcionira ova softverski definirana automatizacija, Breunig i njegov tim su izgradili demonstrator koji prikazuje funkcionalnost i korištenje okvira. Posjetitelji mogu na Automatica
na ekranu upoznati pojedinačne module softverskog okvira i sami izraditi ili optimizirati projekt automatizacije.
Zajedno s kolegicom i dvojicom kolega, Breunig planira postati samostalan s ovim softverskim okvirom. Njihov start-up, retavi GmbH, službeno započinje s radom krajem godine. Fleksibilno primjenjivi inteligentni mobilni manipulatori
Humanoidni roboti trenutno privlače veliku pažnju u medijima i također će igrati veliku ulogu na Automatica. 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 fleksibilno hvatati slične ljudima. I upravo tu se oslanja na aktualni razvoj Fraunhofer IPA. Jer, zbog mnogih slobodnih stupnjeva slobode robotove ruke, nije učinkovito opširno programirati robote za ove postupke hvatanja. Kako bi se tome suprotstavili, Fraunhofer IPA istražuje pristupe brzom i intuitivnom učenju složenih pokreta hvatanja i rukovanja.
Postupci hvatanja mogu se, na primjer, učiti u simulaciji i uz pomoć dubokog učenja s pojačanjem. U središtu pažnje nije samo upravljanje robotovim rukama, već posebno intuitivno instruiranje i učenje novih
primjena za potpuno fleksibilne robotske sustave - uključujući mobilne višenamjenske platforme s više ruku i hvatača. Za to se koriste moderne metode 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 primjerice kako se središnje ideje iz aktualnog istraživanja mogu prenijeti u primjenu. Osim toga, pruža se prilika da se sazna više o izazovima aktualnih metoda učenja imitacijom i temeljnih modela, kao i o tome kako hibridni pristup može ciljano zatvoriti postojeće praznine kombiniranjem dokazanih, parametrijskih 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 razvio alate za fazu planiranja i fazu korištenja koji pojednostavljuju i ubrzavaju sigurnosno projektiranje.
Izložbeni eksponat 'CARA' je alat za fazu planiranja koji opsežno podržava sigurnosno projektiranje. Pomaže stručnjacima s 3D simulacijom da planiraju i provedu sve potrebne sigurnosne mjere već prije stavljanja sustava u rad
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 može smanjiti potrebno stručno znanje i kako roboti mogu postati, pokazuje nova korisnička sučelja na primjeru simulirane aplikacije demontaže na izložbenom štandu. Korisničko sučelje omogućava sastavljanje pojedinačnih vještina, odnosno robotskih sposobnosti, u cjeloviti zadatak. Za to se koriste komponente 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 ultraklanu proizvodnju. Ovojnica se sastoji od prozirnog, pokretnog i višeslojnog tekstila koje je
u svojoj funkcionalnosti inspirirano ljudskom kožom. Tekstilni sloj opremljen je senzorima koji kontinuirano mjere parametre poput koncentracije čestica, kemijske kontaminacije, pritiska ili vlage.
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 međusobnim prostorima može se, na primjer, usisavati ili odvoditi zrak. Tako se mogu ukloniti čestice koje dolaze iz okoline ili od komponente automatizacije. Dovođenje specijalnih plinova u međusobne prostore sustava omogućuje, na primjer, njegovu sterilizaciju. Ovojnica se može zamijeniti za otprilike sat vremena i može se ponovno koristiti nakon dekontaminacije. '2ndSCIN je izuzetno varijabilan u konstrukciji, tako da možemo realizirati individualne potrebe. Tako se obraćamo mnogim zahtjevima za zaštitnim omotima prikladnim za čiste prostore, koji prethodni proizvodi ne ispunjavaju', objašnjava Udo Gommel, voditelj odjela za proizvodnju kritičnu na kontaminaciju u Fraunhofer IPA. On i njegov tim su predstavili 2ndSCIN na Automatica.
Fraunhofer IPA već dugi niz godina nudi i postupke za emisiju čestica, isparavanje, ESD i druge zahtjeve. Za ispitivane proizvode dodjeljuje se oznaka Tested Device, o kojoj se posjetitelji izložbe također mogu informirati na
štandu. Tvrtke dobivaju s proizvodnim i kupcima specifičnim izvještajem o testiranju potvrdu o čistoći i prikladnosti svojih sustava, uređaja ili potrošnih materijala. Istraživanja uključuju
proizvodne okoline atmosferske čiste prostore, suhe čiste prostore i uvjete vakuuma.
Kontakt:
