Díky AI se roboti učí sestavovat

Výzkumný projekt »Rob-aKademI« si klade za cíl výrazně zjednodušit programování robotů pro montážní úkoly. (Zdroj: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

Pro montážní úkoly je dosud flexibilní programování robotů poměrně složité. Zlepšení tohoto je cílem výzkumného projektu Rob-aKademI, který byl zahájen 1. července 2020. Použité technologie, především strojové učení, mají usnadnit programování a učinit ho autonomnějším.

Partneři ve výzkumném projektu Rob-aKademI, mezi nimiž je Fraunhofer IPA a Institut pro průmyslovou výrobu a provoz továren IFF při Univerzitě Stuttgart, vyvíjejí technologie, které mají zjednodušit programování robotů pro montážní úkoly a zvýšit jejich automatizaci. Základem je čistě digitální model, tedy digitální dvojče výrobního prostředí. Tento model spojený se speciálním programovacím zařízením je využíván v fyzikálním simulačním prostředí, aby se roboty mohly naučit schopnosti pro flexibilní montáž. Samostatně zkoumají své okolí v simulaci, plánují na základě toho své chování a samostatně ho optimalizují nebo se neustále učí.

Tři učební moduly pro praxi

Pro tento účel je využíváno umělé inteligence (AI), konkrétně strojového učení a jeho podpole zvaného "Reinforcement Learning" (RL). To znamená, že algoritmus se učí podobně jako člověk na základě pokusů a omylů. Za úspěšnou akci dostává odměnu, aby se postupně zlepšoval.

V rámci projektu vzniknou tři aplikačně orientované učební moduly, které budou kapslovat odborné znalosti o programování robotů a prováděných montážních operacích: "Percepční modul" pro rozpoznávání objektů, "Modul pro síťové spojky řízené silou" pro robustní strategie spojování a "Modul pro rychlé spojky" s podrobným fyzikálním modelem spojování. S těmito technologiemi budou vytvářeny robustní programy pro roboty, které přenesou výsledky simulace do reálného prostředí. Pomocí tří praktických případů použití, montáže rozvaděčů, spínačů a plošných spojů, ověřují partneři projektu své výsledky. Moduly pro řízené spojování silou a rychlé spojky staví na již dostupném softwaru IPA "pitasc" pro řízené montážní úkoly a rozšíří jejich schopnosti.

Hodnoty automatizace

Rob-aKademI se svými cíli zaměřuje především na potřeby stále více personalizované výroby. Montážní aplikace v současnosti kladou vysoké nároky na programování robotů. Patří sem rozmanité a zároveň náročné, často řízené silou, procesy, vysoký počet variant a krátké cykly. Pro mnoho firem, zvláště středně velkých podniků s jejich zákaznicky specifickými produkty, se proto často nevyplatí využívat roboty pro montáž, zvláště když je programovat může pouze odborník.

Roboti přinášejí výhody, jako je převzetí neergonomických, nebezpečných nebo monotónních činností a zajištění stálé kvality při provádění úkolů. Mohou být také klíčovým faktorem konkurenceschopnosti, zvláště v zemích s vysokými mzdami, jako je Německo. Díky řadě analýz potenciálu automatizace, které již Fraunhofer IPA provedl po celém světě, znají výzkumníci přesně potřeby podniků a do projektu přinášejí tuto expertízu.

AI posouvá robotiku dopředu

Projekt Rob-aKademI je součástí velkého dotačního programu "KI01 KI v praxi" Ministerstva školství a výzkumu Německa. V rámci stejného programu běží i další výzkumný projekt Fraunhofer IPA: "Deep Picking", který využívá AI k optimalizaci robotického uchopování do krabice. A z iniciativy IFF je do projektu zapojen "AI založená kalibrace robotů" (KIRK).

STRUČNÉ INFORMACE

Celý název projektu:

Společný projekt Rob-aKademI – Generování odolných řídicích algoritmů pro roboty z fyzikální simulace pomocí metod umělé inteligence pro vysoce flexibilní, variabilní montáž v "hromadném výrobě 1"

Doba trvání:

01.07.2020 až 30.06.2022

Podpora:

Projekt je součástí dotačního programu "KI01 KI v praxi" Ministerstva školství a výzkumu Německa (BMBF). Číslo podpory je 01IS20009.

Řídící organizace:

Německé centrum pro letectví a kosmonautiku (DLR)

Partneři projektu a jejich příspěvek:

– Řídící a vývojový partner: micropsi industries GmbH
– Vývojoví partneři: TruPhysics GmbH, elprotek GmbH
– Výzkumní partneři: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Univerzita Stuttgart
– Koncoví uživatelé: dresden elektronik ingenieurtechnik GmbH, Käpple Qualitätsdienstleister e.K., Walter Meile GmbH