Ne glede na to, ali v proizvodni dvorani, čistem prostoru ali laboratoriju: povsod se danes uporabljajo roboti in druge avtomatizacijske komponente, ki predvsem podpirajo pri ponavljajočih se, fizično napornih ali nevarnih nalogah. Vendar pa pogosto mine še veliko časa, preden so nameščeni, programirani in nastavljeni. Velik cilj je zato "Avtomatizacija avtomatizacije". To pomeni, da se nastavljanje in zagon z ustreznimi orodji odvijata veliko bolj avtomatizirano kot doslej, kar prihrani čas in stroške.
Fraunhofer IPA je na sejmu Automatica v Münchenu predstavil vrsto rešitev, ki z uporabo tehnologij umetne inteligence močno poenostavijo in pospešijo načrtovanje, programiranje in učenje robotov, saj delno avtomatizirajo te procese.
Programska ogrodja za vse stroje in naprave
Znanstveniki pod vodstvom Davida Breuniga iz raziskovalne skupine IT-arhitekture za proizvodnjo pri Fraunhofer IPA so razvili programski okvir, s katerim lahko podjetja avtomatizirajo svojo celotno proizvodnjo. Programabilne logične krmilnike (SPS), ki doslej urejajo delovanje strojev in naprav ter so v velikih količinah vgrajeni v tovarnah, bi lahko tako postali odveč.
»Kdor danes kupi SPS uveljavljenega proizvajalca, postane odvisen od njegove strojne opreme, razvojnega okolja in programskega jezika,« pravi Breunig, »in prav to želimo spremeniti s našim programski okvirjem.«
Da bi pokazali, kako deluje ta programsko opredeljena avtomatizacija, so Breunig in njegova ekipa zgradili demonstrator, ki prikazuje delovanje in uporabo okvira. Obiskovalke in obiskovalci lahko to preizkusijo na Automatica.
na zaslonu spoznati posamezne module programske opreme in sami ustvariti ali optimizirati projekt avtomatizacije.
Skupaj s kolegico in dvema kolegoma načrtuje Breunig, da se s programsko ogrodjem samostojno zaposli. Njihovo zagonsko podjetje, retavi GmbH, uradno začne obratovati ob koncu leta. Fleksibilno uporabni inteligentni mobilni manipulatorji.
Humanoidni roboti trenutno pritegnejo veliko pozornosti v medijih in bodo na avtomatiki prav tako igrali pomembno vlogo. Po študiji Fraunhofer IPA v okviru centra za napredek umetne inteligence »Učeči se sistemi in kognitivna robotika« pa ima veliko podjetij le malo zanimanja, da bi roboti lahko hodili kot ljudje.
Namesto tega anketirani strokovnjaki največji potencial vidijo v tem, da bi humanoidni objekti lahko prijemali tako fleksibilno, kot to počne človek. In prav tu se navezuje na aktualni razvoj Fraunhofer IPA. Zaradi številnih prostostnih stopenj robotske roke namreč ni učinkovito obsežno programirati robotov za te prijemne procese. Da bi se temu izognili, Fraunhofer IPA raziskuje pristope za hitro in intuitivno učenje kompleksnih prijemnih in manipulativnih gibov.
Postopki prijemanja se lahko na primer naučijo v simulaciji in z globokim ojačevalnim učenjem. V središču pozornosti ni le nadzor nad robotskimi rokami, temveč zlasti intuitivno usposabljanje in učenje novih.
Aplikacije za popolnoma fleksibilne robotske sisteme – vključno z mobilnimi večnamenskimi platformami z več rokami in prijemali. Pri tem se uporabljajo sodobne metode, kot so učenje po posnemanju in tako imenovani temeljni modeli. Uporabljajo se naravne jezikovne instrukcije, teleoperirane izvedbe ter človeško demonstrirani postopki za učinkovito prenos robotovih sposobnosti.
Demonstrator na razstavnem prostoru ponuja praktičen vpogled v izbrane vidike tehnologije in prikazuje, kako se osrednje ideje iz trenutnih raziskav lahko prenesejo v prakso. Poleg tega je priložnost, da izveste več o izzivih trenutnih postopkov učenja po posnemanju in temeljnih modelih ter o tem, kako lahko hibridni pristop ciljno zapolni obstoječe vrzeli s kombinacijo preverjenih, parametrijskih sposobnosti robotov in metod, temelječih na učenju.
Fleksibilna delovna robotika za ravnanje in odmerjanje tekočin
Prevladujoča pomanjkljivost strokovnjakov ne prizanaša niti laboratorijem niti medicinskim ustanovam. Obstoječe osebje pri tem preživi velik del svojega dnevnega delovnega časa z monotono rutinskimi nalogami, ki upočasnjujejo višje vrednostne, dodano vredne dejavnosti. Tako so avtomatizacijske rešitve v tem okolju zelo iskane. Sistem »iz škatle« pa je običajno neustrezen, saj so naloge in obvladovani objekti raznoliki.
Fraunhofer IPA zato razvija prilagodljiv programski paket za avtonomne laboratorijske robote, ki omogoča učinkovito avtomatizacijo takšnih rutinskih nalog. Na primer, roboti naj bi bili sposobni zbirati procesno pomembne potrošne materiale, samostojno odmerjati kemikalije ali vzorce, občutljive vzorce »just in time« pridobivati iz hladilnikov ali grelnih omar ter, v prihodnosti, popolnoma samostojno izvajati eksperimente. Za to mora robot obvladovati naloge, kot so iskanje in prijemanje različnih posod, natančno tehtanje različnih tekočin in trdnih snovi, odpiranje omar in vrat ter avtonomno navigacijo.
Na avtomatiki Fraunhofer IPA prikazuje trenutno stanje razvoja s pomočjo demonstratorja, ki lahko avtomatizirano odmerja tekočine različnih viskoznosti in jih razdeli v določene ciljne posode.
Zanesljivo izvajanje delno avtomatizirane sodelovanja med človekom in robotom
Moderne avtomatizacijske rešitve naj bi bile zaradi majhnih serij kar se da fleksibilne. To pa pomeni, da je treba varnostne ukrepe nenehno prilagajati. Osnova za to je ocena tveganja.
in CE označevanje – dva procesa, ki sta trenutno še vedno zelo dolgotrajna in zahtevata veliko strokovnega znanja. Fraunhofer IPA je zato razvila orodja tako za fazo načrtovanja kot tudi za fazo uporabe, ki poenostavijo in pospešijo zasnovo varnosti.
Razstava »CARA« je orodje za fazo načrtovanja, ki obsežno podpira pri zasnovi varnosti. Pomaga strokovnjakom s 3D-simulacijo, da že pred zagonem naprave upoštevajo vse potrebne varnostne ukrepe.
šestih korakih za načrtovanje in izvajanje. CARA pri tem upošteva parametre, kot so potencialne nevarnosti, varnostne razdalje in morebitna interakcija med človekom in strojem. Nevarnosti trkov in zatikanja se samodejno identificirajo. Nato orodje predlaga ukrepe za zmanjšanje tveganj.
Prav tako v fazi načrtovanja pomagajo modeli trkov, ki jih določajo na avtomatiziranem preizkuševališču, ki ga je razvilo Fraunhofer IPA. Naslavljajo izziv, da lahko maksimalno dovoljene sile in pritiski pri morebitnih trkih omejijo hitrosti in cikle robota ter tako zmanjšajo zmogljivost sistema. Vendar pa je sile, ki se pojavijo med delovanjem, težko matematično izračunati. Ko so enkrat ustvarjeni, modeli trkov omogočajo natančno oceno zmogljivosti že v fazi načrtovanja. CARA lahko dostopa do teh modelov.
Intuitivno programiranje robotov s pomočjo novega uporabniškega vmesnika
Kljub temu, da je programiranje robotov pogosto ozko grlo pri učinkoviti nastavitvi ali predelavi aplikacije, nova uporabniška vmesnika na primer simulirane demontažne aplikacije na razstavnem prostoru prikazuje, kako se lahko potrebna strokovna znanja zmanjšajo in kako lahko roboti postanejo bolj dostopni. Uporabniški vmesnik omogoča sestavljanje posameznih veščin, torej sposobnosti robotov, v popolno nalogo. Za to se uporabljajo gradniki veščin iz
Programska oprema »pitasc« Fraunhofer IPA se uporablja, saj jo je mogoče brez programerskega znanja specifično sestaviti in kombinirati.
Avtomatizacija v zelo čistih okoljih: 2ndSCIN in Tested Device
2ndSCIN je patentirana zaščitna obloga, ki robote in druge gibljive avtomatizacijske komponente pripravi za uporabo v ultracleni proizvodnji. Obloge so sestavljene iz prepustnega, gibljivega in večplastnega tekstila, ki je v
je zasnovana po delovanju človeške kože. Tekstilna plast je opremljena s senzorji, ki nenehno merijo parametre, kot so koncentracija delcev, kemična kontaminacija, tlak ali vlažnost.
Algoritmi, ki temeljijo na umetni inteligenci, analizirajo te podatke senzorjev in omogočajo na primer napovedno vzdrževanje. Glede na aplikacijo lahko ležita dva ali več plasti tekstila ena nad drugo, ločeni z distančniki.
V medprostorih je mogoče na primer sesati ali odvajati zrak. Tako je mogoče odstraniti delce, ki izvirajo iz okolice ali avtomatizacijske komponente. Vnos specialnih plinov v medprostore sistema omogoča na primer njegovo sterilizacijo. Ovitek je mogoče zamenjati v približno eni uri in ga je mogoče po dekontaminaciji ponovno uporabiti. »2ndSCIN je izjemno prilagodljiv v svoji zasnovi, kar nam omogoča, da uresničimo individualne potrebe. Tako se lotevamo številnih zahtev po čistostno primernih zaščitnih ovitkih za komponente čiste sobe, ki jih prejšnji izdelki ne izpolnjujejo,« pojasnjuje Udo Gommel, vodja poslovne enote za kontaminacijsko kritično proizvodnjo pri Fraunhofer IPA. On in njegova ekipa sta 2ndSCIN predstavila na sejmu Automatica.
Že vrsto let Fraunhofer IPA ponuja tudi postopke za emisijo delcev, izhlapevanje, ESD in druge zahteve. Za preučevane izdelke se podeljuje oznaka Tested Device, o kateri se lahko seznanijo tudi obiskovalci sejma.
Podjetja prejmejo s poročilom o preizkusu, prilagojenim izdelku in stranki, potrdilo o čistosti in primernosti za čiste prostore svojih naprav, opreme ali potrošnega materiala. Preiskave vključujejo
proizvodna okolja Atmosferski čisti prostori, suhi čisti prostori in vakuumski pogoji.
Kontakt:
