La târgul de specialitate Automatica din acest an, Institutul Fraunhofer pentru Tehnologia de Producție și Automatizare IPA prezintă numeroase soluții care – și datorită inteligenței artificiale (IA) – simplifică și accelerează semnificativ planificarea, programarea și învățarea roboților. Poate fi văzut între 24 și 27 iunie 2025 în hala A4, la standul 314.
Fie în hala de producție, în sala curată sau în laborator: peste tot sunt utilizate acum roboți și alte componente de automatizare, care sprijină în principal activitățile repetitive, fizic solicitante sau periculoase. Însă, până când acestea sunt instalate, programate și configurate, trece adesea mult timp. Obiectivul principal este, prin urmare, „Automatizarea automatizării”. Aceasta înseamnă că configurarea și punerea în funcțiune cu instrumente adecvate se desfășoară mult mai automatizat decât până acum, ceea ce economisește timp și costuri.
Fraunhofer IPA va prezenta între 24 și 27 iunie 2025 la Automatica din München o serie întreagă de soluții care, prin utilizarea tehnologiilor AI, simplifică și accelerează semnificativ planificarea, programarea și învățarea roboților, automatizând (parțial) aceste procese.
Un cadru software pentru toate mașinile și instalațiile
Cercetătorii conduși de David Breunig din echipa de cercetare IT-Architectures for Production de la Fraunhofer IPA au dezvoltat un cadru software prin care companiile își pot automatiza întreaga producție. Controlerele programabile (SPS), care până acum reglează funcționarea mașinilor și instalațiilor și care sunt instalate în număr mare în fabrici, ar putea deveni astfel inutile.
„Cine cumpără astăzi PLC-ul unui producător consacrat devine dependent de hardware-ul, mediul de dezvoltare și limbajul de programare al acestuia“, spune Breunig, „și exact asta vrem să schimbăm cu cadrul nostru software.“
Pentru a arăta cum funcționează această automatizare definită prin software, Breunig și echipa sa au construit un demonstrator care ilustrează modul de funcționare și utilizare a cadrului. Vizitatorii pot astfel, la Automatica, să descopere pe ecran modulele individuale ale cadrului software și să creeze sau să optimizeze un proiect de automatizare.
Împreună cu o colegă și doi colegi, Breunig plănuiește să devină independent cu ajutorul unui cadru software. Start-up-ul lor, retavi GmbH, va începe oficial activitatea la sfârșitul anului.
Manipulatori mobili inteligenți, flexibili în utilizare
Roboții humanoizi atrag în prezent multă atenție în mass-media și vor juca, de asemenea, un rol important la Automatica. Potrivit unui studiu realizat de Fraunhofer IPA în cadrul centrului de avansare a inteligenței artificiale „Sisteme învățate și robotică cognitivă”, multe companii au totuși un interes scăzut în a avea roboți care să se miște precum oamenii. În schimb, specialiștii intervievați văd cel mai mare potențial în capacitatea roboților humanoizi de a prinde obiecte cu o flexibilitate similară cu cea a oamenilor. Și exact aici se leagă o dezvoltare recentă a Fraunhofer IPA. Deoarece, din cauza numeroaselor grade de libertate ale unei mâini robotice, nu este eficient să se programeze în detaliu roboții pentru aceste procese de prindere. Pentru a aborda această problemă, Fraunhofer IPA cercetează metode pentru învățarea rapidă și intuitivă a mișcărilor complexe de prindere și manipulare.
Procesele de prindere pot fi, de exemplu, învățate într-o simulare și cu ajutorul învățării prin întărire profunde. În centrul atenției nu se află doar controlul mâinilor robotului, ci în special instruirea intuitivă și învățarea de noi aplicații pentru sisteme robotizate complet flexibile – inclusiv platforme mobile multifuncționale cu mai multe brațe și prinderi. Pentru aceasta sunt utilizate metode moderne precum învățarea prin imitație și așa-numitele modele fundamentale. În acest proces, se folosesc instrucțiuni în limbaj natural, execuții teleoperate, precum și procese demonstrate de oameni pentru a transmite eficient abilitățile robotului.
Demonstratorul de la standul de expoziție oferă o perspectivă practică asupra unor aspecte selectate ale tehnologiei și arată, prin exemple, cum ideile centrale din cercetarea actuală pot fi transferate în aplicare. În plus, există oportunitatea de a afla mai multe despre provocările actualelor metode de învățare prin imitație și modele fundamentale, precum și despre modul în care o abordare hibridă poate închide lacunele existente, combinând abilitățile robotice dovedite și parametrizabile cu metode bazate pe învățare.
Robotica de manipulare și dozare a lichidelor flexibilă
Lipsa de personal calificat nu ocolește nici laboratoarele și instituțiile medicale. Personalul existent petrece o mare parte din timpul său de lucru zilnic cu sarcini monotone de rutină, care întârzie activitățile mai valoroase și generatoare de valoare. Prin urmare, soluțiile de automatizare sunt foarte solicitate în acest mediu. Totuși, un sistem „standard” este de obicei inadecvat, deoarece sarcinile și obiectele de gestionat sunt diverse.
Fraunhofer IPA dezvoltă, prin urmare, un kit software adaptabil pentru roboți de laborator care acționează autonom, care permite automatizarea eficientă a acestor lucrări de rutină. De exemplu, roboții ar trebui să fie capabili să colecteze bunuri de consum relevante pentru proces, să dozeze chimicale sau probe în mod autonom, să procure probe sensibile „just in time” din frigidere sau dulapuri de încălzire sau, pe termen lung, să efectueze experimente complet autonom. Pentru aceasta, robotul trebuie să stăpânească sarcini precum localizarea și prinderea diverselor recipiente, cântărirea precisă a diferitelor lichide și solide, deschiderea dulapurilor și ușilor și navigația autonomă.
La Automatica, Fraunhofer IPA prezintă stadiul actual de dezvoltare prin intermediul unui demonstrator care poate doza automat lichide de diferite vâscozități și le poate împărți în recipiente țintă definite.
Implementarea colaborării om-robot într-un mod semi-automatizat în condiții de siguranță.
Soluțiile moderne de automatizare trebuie să fie cât mai flexibile posibil din cauza dimensiunilor mici ale loturilor. Aceasta înseamnă, de asemenea, că măsurile de siguranță trebuie să fie adaptate continuu. Baza pentru aceasta o constituie evaluarea riscurilor și marcajul CE – două procese care, în prezent, sunt încă foarte laborioase și necesită multă expertiză. Fraunhofer IPA a dezvoltat, prin urmare, instrumente atât pentru faza de planificare, cât și pentru cea de utilizare, care simplifică și accelerează proiectarea de siguranță.
Exponatul de la târg „CARA” este un instrument pentru faza de planificare, care oferă un suport amplu în proiectarea securității. Acesta ajută specialiștii cu o simulare 3D să planifice și să implementeze toate măsurile de siguranță necesare înainte de punerea în funcțiune a unei instalații, în șase pași. CARA ia în considerare parametrii precum pericolele potențiale, distanțele de siguranță și interacțiunea posibilă între om și mașină. Pericolele de coliziune și de prindere sunt identificate automat. Ulterior, instrumentul face sugestii pentru măsuri de reducere a riscurilor.
De asemenea, în faza de planificare, modelele de coliziune, care sunt determinate de un stand de testare automatizat dezvoltat de Fraunhofer IPA, ajută. Acestea abordează provocarea că forțele și presiunile maxime admisibile în cazul unor coliziuni pot limita vitezele și timpii de ciclu ai robotului, reducând astfel performanța sistemului. Totuși, forțele care apar în operare sunt greu de calculat matematic. Odată create, modelele de coliziune permit estimarea precisă a performanței chiar și în faza de planificare. CARA poate accesa aceste modele.
Programare intuitivă a robotului cu ajutorul unei noi interfețe de utilizator
În continuare, programarea robotului este adesea un punct critic atunci când vine vorba de o configurare sau o adaptare eficientă a unei aplicații. Cum poate fi redusă expertiza necesară pentru aceasta și cum pot fi programate eficient roboții chiar și cu o mare varietate de variante, demonstrează o nouă interfață de utilizare pe exemplul unei aplicații simulate de demontare la standul de expoziție. Interfața de utilizare permite combinarea abilităților individuale, adică a capacităților robotului, într-o sarcină completă.
Pentru aceasta sunt utilizate module de abilități din software-ul »pitasc« al Fraunhofer IPA, care pot fi configurate și combinate specific aplicației fără cunoștințe de programare.
Automatizare într-un mediu extrem de curat: 2ndSCIN și Tested Device
2ndSCIN este o acoperire de protecție brevetată care pregătește roboți și alte componente mobile de automatizare pentru producția ultra-curată. Acoperirea este realizată dintr-un material textil permeabil, mobil și stratificat, care imită funcționarea pielii umane. Stratului textil îi sunt atașate senzori care măsoară continuu parametrii precum concentrația de particule, contaminarea chimică, presiunea sau umiditatea.
Algoritmii bazati pe inteligență artificială analizează aceste date de senzor și permit, de exemplu, o întreținere predictivă. În funcție de aplicație, pot fi suprapuse două sau mai multe straturi textile, separate prin distanțiere.
În intervalele dintre straturi, de exemplu, poate fi aspirat sau evacuat aer. Astfel, pot fi eliminate particulele care provin din mediu sau din componenta de automatizare. Introducerea gazelor speciale în intervalele sistemului permite, de exemplu, sterilizarea acestuia. Acoperirea poate fi schimbată în aproximativ o oră și poate fi reutilizată după o decontaminare. »2ndSCIN este extrem de variabil în construcție, astfel încât putem implementa nevoile individuale. Astfel, abordăm multe cerințe pentru acoperiri de protecție adecvate pentru camere curate, care nu sunt îndeplinite de produsele anterioare«, explică Udo Gommel, șeful departamentului de producție critică la contaminare la Fraunhofer IPA. El și echipa sa prezintă 2ndSCIN la Automatica.
De mulți ani, Fraunhofer IPA oferă, de asemenea, proceduri pentru emisia de particule, degajare, ESD și alte cerințe. Pentru produsele examinate, se acordă sigiliul de testare Tested Device, despre care vizitatorii târgului se pot informa și la stand. Companiile primesc un raport de testare specific produsului și clientului, care confirmă puritatea și adecvarea la camere curate a sistemelor, echipamentelor sau materialelor consumabile. Investigațiile includ medii de producție precum camere atmosferice curate, camere curate uscate și condiții de vid.
Contact:
