A 2023-as Automatica szakmai vásáron a Fraunhofer Gyártástechnikai és Automatizálási Intézet (IPA) számos megoldást mutat be, amelyek – a mesterséges intelligencia (MI) segítségével is – jelentősen egyszerűsítik és felgyorsítják a robotok tervezését, programozását és betanítását. Megtekinthető 2025. június 24. és 27. között az A4 csarnok 314-es standján.
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 2025. június 24. és 27. között Münchenben, az Automatica kiállításon bemutat egy sor megoldást, amelyek a 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 megmutatja a keretrendszer működését és használatát. A látogatók így az Automatika kiállításon a képernyőn megismerhetik a szoftverkeretrendszer egyes moduljait, és saját automatizálási projektet hozhatnak létre vagy optimalizálhatnak.
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 által végzett kutatás szerint, amely a mesterséges intelligencia fejlődési központjának keretein belül készült, a "Tanuló rendszerek és kognitív robotika" témában, sok vállalat azonban csak kevés érdeklődést mutat az iránt, hogy a robotok úgy tudjanak járni, mint egy ember. Ezzel szemben a megkérdezett szakemberek a legnagyobb potenciált abban látják, hogy a humanoidok olyan rugalmasan tudjanak tárgyakat megfogni, mint egy ember. És pontosan itt kapcsolódik egy aktuális fejlesztés a Fraunhofer IPA részéről. Mivel a robotkar sok szabadsági fokának köszönhetően nem hatékony a robotok széleskörű programozása ezekhez a fogási folyamatokhoz, a Fraunhofer IPA olyan megoldásokat kutat, amelyek lehetővé teszik a komplex fogási és kezelési mozgások gyors és intuitív betanítását.
A fogási folyamatok például szimulációban és mély megerősítő tanulással tanulhatók meg. A középpontban nemcsak a robotkarok irányítása áll, hanem különösen az intuitív utasítások és új alkalmazások tanítása teljes körű rugalmas robotrendszerek számára – beleértve a több karos és fogóval rendelkező mobil többcélú platformokat is. Ehhez modern eljárások, mint az utánzó tanulás és a úgynevezett alapmodellek kerülnek alkalmazásra. Ebben a folyamatban természetes nyelvű utasításokat, távirányított végrehajtásokat, 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 kutatás központi ötleteit alkalmazásba átültetni. Ezenkívül lehetőség nyílik arra, hogy többet tudjunk meg a jelenlegi imitációs tanulási eljárások és alapmodellek kihívásairól, valamint arról, hogyan zárhatja le egy hibrid megközelítés a meglévő hiányosságokat azáltal, hogy a bevált, paraméterezhető robotképességeket kombinálja 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 legflexibilisebbnek kell lenniük. Ez azonban azt is jelenti, hogy a biztonsági intézkedéseket folyamatosan módosítani kell. Ennek alapja a kockázatértékelés és a CE-jelölés – két folyamat, amelyek jelenleg még nagyon időigényesek és sok szakértelmet igényelnek. A Fraunhofer IPA ezért olyan eszközöket fejlesztett ki, amelyek egyszerűsítik és felgyorsítják a biztonsági tervezést, mind a tervezési, mind a használati fázisban.
A kiállítási exponát »CARA« egy tervezési fázisra készült eszköz, amely széleskörű támogatást nyújt a biztonsági tervezéshez. Segít a szakembereknek egy 3D-szimulációval, hogy minden szükséges biztonsági intézkedést már a berendezés üzembe helyezése előtt, hat lépésben megtervezzenek és végrehajtsanak. 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 beszorulási 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 átkonfigurálásáról van szó. Egy új kezelőfelület bemutatja, hogyan lehet csökkenteni a szükséges szaktudást, és hogyan programozhatók a robotok időhatékonyan, még nagy variációs sokféleség mellett is, egy szimulált szétszerelési alkalmazás példáján a kiállításon. A kezelőfelület lehetővé teszi, hogy egyes készségeket, azaz robotképességeket egy teljes feladattá állítsunk össze.
Ehhez a Fraunhofer IPA »pitasc« szoftveréből származó készségblokkokat használják, amelyeket programozási ismeretek nélkül, alkalmazás-specifikusan lehet összeállítani és kombinálni.
Automatizálás tiszta környezetben: 2ndSCIN és Tested Device
A 2ndSCIN egy szabadalmaztatott védőburkolat, amely a robotokat és más mozgó automatizálási komponenseket alkalmassá teszi az ultra-tiszta gyártásra. A burkolat egy áteresztő, mozgatható és többrétegű textíliából készült, amely működésében az emberi bőrhöz hasonlít. A textíliaréteg érzékelőkkel van felszerelve, amelyek folyamatosan mérik a részecskék koncentrációját, kémiai szennyeződéseket, nyomást vagy páratartalmat.
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 résekben például levegő szívható vagy elvezethető. Így eltávolíthatók a környezetből vagy az automatizálási komponensből származó részecskék. A speciális gázok bevezetése a rendszer réseibe például lehetővé teszi annak sterilizálását. A burkolat körülbelül egy óra alatt cserélhető, és dekontaminálás után újra felhasználható. »A 2ndSCIN rendkívül változatos felépítésű, így egyedi igényeket tudunk kielégíteni. Így foglalkozunk a tisztasági követelményeknek megfelelő védőburkolatok iránti sok igénnyel, amelyeket a korábbi termékek nem teljesítenek« - mondta Udo Gommel, a Fraunhofer IPA szennyezéskritikus gyártási üzletág vezetője. Ő és csapata bemutatja a 2ndSCIN-t az Automatika kiállításon.
A Fraunhofer IPA már évek óta kínál eljárásokat részecskeemisszióra, kiáramlásra, ESD-re és egyéb követelményekre. Az vizsgált termékek a Tested Device minősítést kapják, amelyről a kiállítás látogatói is tájékozódhatnak a standon. A vállalatok a termék- és ügyfélspecifikus tesztjelentéssel megerősítést kapnak a berendezéseik, készülékeik vagy fogyóanyagjaik tisztasági és tisztatéri alkalmasságáról. A vizsgálatok a gyártási környezetek atmoszférikus tisztatereit, száraz tisztatereket és vákuumkörülményeket tartalmazzák.
Kapcsolat:
