Gracias a la IA, los robots aprenden a montar

El proyecto de investigación »Rob-aKademI« busca simplificar significativamente la programación de robots para tareas de ensamblaje. (Fuente: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

Para tareas de montaje, la programación flexible de robots sigue siendo laboriosa hasta ahora. Mejorar esto es el objetivo del proyecto de investigación iniciado el 1 de julio de 2020, llamado »Rob-aKademI«. Las tecnologías utilizadas, principalmente el aprendizaje automático, deben facilitar la programación y hacerla más autónoma.

Los socios del proyecto de investigación »Rob-aKademI«, entre ellos el Fraunhofer IPA y el Instituto de Fabricación Industrial y Operaciones de Fábrica IFF de la Universidad de Stuttgart, desarrollan tecnologías que simplificarán la programación de robots para tareas de montaje y automatizarán más. La base de esto es una representación digital pura, es decir, un gemelo digital, del entorno de producción. Esta representación, combinada con un equipo de programación especial, se utiliza en un entorno de simulación física para que los robots puedan aprender habilidades para montar de manera flexible. Exploran de forma autónoma su entorno en el entorno de simulación, planifican su comportamiento en función de ello y lo optimizan de manera independiente o aprenden continuamente.

Tres módulos de aprendizaje para la práctica

Para esto se utiliza inteligencia artificial (IA), y más específicamente, aprendizaje automático y su subcampo llamado »Aprendizaje por Refuerzo« (RL). Esto significa que un algoritmo aprende, similar a los humanos, mediante prueba y error. Recibe una señal de recompensa por una acción exitosa para mejorar gradualmente.

En el proyecto se crean tres módulos de aprendizaje relacionados con la aplicación, que encapsulan el conocimiento experto sobre la programación de robots y la operación de montaje a realizar: el »Módulo de percepción« para el reconocimiento de objetos, el módulo de aprendizaje »Unión controlada por fuerza« para estrategias de unión robustas y el módulo de aprendizaje »Conexiones de encaje« con un modelo físico detallado de unión. Con estas tecnologías se crean programas de robots robustos para transferir los resultados de la simulación a la realidad. Los socios del proyecto validan sus resultados mediante tres casos de aplicación prácticos: montaje de armarios eléctricos, interruptores y placas de circuitos. Los módulos para unión controlada por fuerza y conexiones de encaje se basan en el software »pitasc« de IPA, ya disponible, para tareas de montaje controladas por fuerza, y ampliarán sus capacidades.

Valor añadido de la automatización

»Rob-aKademI« aborda, con sus objetivos de proyecto, en particular las necesidades de una producción cada vez más personalizada. Las aplicaciones de montaje aún plantean altas exigencias a la programación de robots. Esto incluye procesos diversos y a la vez complejos, a menudo controlados por fuerza, una alta variedad de variantes y ciclos cortos. Para muchas empresas, especialmente las medianas con productos personalizados, aún no resulta rentable utilizar robots para el montaje, especialmente porque solo un experto puede programarlos.

Los robots ofrecen ventajas como la asunción de tareas no ergonómicas, peligrosas o monótonas, y una calidad constante en la ejecución de tareas. Además, pueden ser un factor decisivo de competitividad, especialmente en países con altos salarios como Alemania. Gracias a numerosos análisis de potencial de automatización que el Fraunhofer IPA ha realizado en todo el mundo, los investigadores conocen exactamente las necesidades de las empresas y aportan esa experiencia al proyecto.

La IA impulsa el avance en robótica

El proyecto »Rob-aKademI« forma parte de la gran iniciativa de financiación »KI01 IA en la práctica« del Ministerio Federal de Educación e Investigación. En la misma iniciativa, otro proyecto de investigación del Fraunhofer IPA: »Deep Picking«, utiliza IA para optimizar el agarre robótico en cajas. Y por parte del IFF participa el proyecto »Calibración de robots basada en IA« (KIRK).

PERFIL RÁPIDO

Título completo del proyecto:

Proyecto conjunto Rob-aKademI – Generación de algoritmos de control robustos para robots a partir de la simulación física mediante métodos de inteligencia artificial para montaje altamente flexible y variado en »Lote 1«

Duración:

01.07.2020 hasta 30.06.2022

Financiación:

El proyecto forma parte de la iniciativa de financiación »KI01 IA en la práctica« del Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF). La referencia de financiación es 01IS20009.

Responsable del proyecto:

Centro Alemán de Aeronáutica y Espacio (DLR)

Socios del proyecto y su contribución:

– Dirección del proyecto y socios de desarrollo: micropsi industries GmbH
– Socios de desarrollo: TruPhysics GmbH, elprotek GmbH
– Socios de investigación: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Universidad de Stuttgart
– Usuario final: dresden elektronik ingenieurtechnik GmbH, Käpple Qualitätsdienstleister e.K., Walter Meile GmbH