A mesterséges intelligencia segítségével a robotok megtanulják az összeszerelést

A „Rob-aKademI” kutatási projekt célja a robotprogramozás jelentős egyszerűsítése az összeszerelési feladatokhoz. (Forrás: Fraunhofer IPA / Fotó: Rainer Bez)

A montázs feladatokhoz való rugalmas robotprogramozás eddig még időigényes volt. Ennek javítása a célja a 2020. július 1-jén indult „Rob-aKademI“ kutatási projektnek. A benne használt technológiák, elsősorban a Gépi Tanulás, megkönnyítik a programozást és autonómabbá teszik azt.

A „Rob-aKademI“ kutatási projekt partnerei között szerepel a Fraunhofer IPA és a Stuttgarti Egyetem Ipari Gyártási és Gyárüzemi Intézete (IFF), akik olyan technológiákat fejlesztenek, amelyek egyszerűsítik a robotprogramozást a szerelési feladatokhoz és növelik az automatizáltságot. Ennek alapja egy kizárólag digitális másolat, azaz egy digitális iker, amely a gyártási környezetet ábrázolja. Ez az ábrázolás egy speciális programozóberendezéssel összekapcsolva egy fizikai szimulációs környezetben kerül felhasználásra, hogy a robotok képességeket tanuljanak a rugalmas szereléshez. Autonóm módon fedezik fel a környezetüket a szimulációs környezetben, tervezik viselkedésüket, és önállóan optimalizálják vagy folyamatosan tanulnak.

Három tanulási modul a gyakorlat számára

Ehhez mesterséges intelligenciát (MI), pontosabban Gépi Tanulást és annak egy részterületét, az úgynevezett „Megerősítéses Tanulást“ (RL) használják. Ez azt jelenti, hogy egy algoritmus, hasonlóan az emberhez, próbálkozások és hibák révén tanul. Jutalomjelet kap sikeres akcióért, hogy lépésről lépésre jobbá váljon.

A projektben három alkalmazás-specifikus tanulási modul jön létre, amelyek a robotprogramozási szakértői tudást és a végrehajtandó szerelési műveleteket foglalják magukba: a „Percepciós modult“ az objektumfelismeréshez, a „Erőszabályozott összeszerelés“ tanulási modult a robusztus összeszerelési stratégiákhoz, és a „Csattogó kötéseket“ tanulási modult, amely egy részletes fizikai kötési modellt alkalmaz. Ezekkel a technológiákkal robusztus robotprogramokat hoznak létre, amelyek lehetővé teszik a szimulációs eredmények átültetését a valóságba. Három gyakorlati alkalmazási eseten keresztül, a kapcsolószekrény-, kapcsoló- és nyomtatott áramkör-összeszerelésen keresztül, a projektpartnerek validálják eredményeiket. A „Erőszabályozott összeszerelés“ és a „Csattogó kötés“ modulok a már elérhető IPA „pitasc“ szoftverére épülnek, amely erőszabályozott szerelési feladatokat támogat, és tovább fogják bővíteni azok képességeit.

Az automatizálás értéknövelő hatásai

A „Rob-aKademI“ projekt különösen a személyre szabott gyártás növekvő igényeit célozza meg. A szerelési alkalmazások jelenleg még magas követelményeket támasztanak a robotprogramozással szemben. Ide tartoznak a sokféle és egyidejűleg kihívást jelentő, gyakran erőszabályozott folyamatok, a magas variációs szám és a rövid ciklusidők. Számos vállalat, különösen a közepes vállalkozások, amelyek egyedi termékeket gyártanak, még nem érdemes robotokat alkalmazni a szereléshez, különösen mert csak egy szakértő tud programozni.

Azonban a robotok előnyei közé tartozik, hogy átveszik a nem ergonomikus, veszélyes vagy monoton feladatokat, valamint állandó minőséget biztosítanak a feladat végrehajtásában. Emellett döntő versenyelőnyök lehetnek különösen magas bérköltségű országokban, mint Németország. A Fraunhofer IPA által már világszerte végzett számos automatizálási potenciál-analízis révén a kutatók pontosan ismerik a vállalatok igényeit, és ezt a szakértelmet beépítik a projektbe.

MI elősegíti a robotikát

A „Rob-aKademI“ projekt része a Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium „MI01 MI a gyakorlatban“ című nagy támogatási programjának. Ugyanebben a támogatási programban fut egy másik kutatási projekt a Fraunhofer IPA-tól: a „Deep Picking“ MI-t használ a robot-alapú fogás optimalizálására a dobozba való belefogásban. Az IFF részéről a „MI-alapú robotkalibráció“ (KIRK) projekt vesz részt.

RÖVID ÁTTEKINTÉS

Teljes projekt címe:

Rob-aKademI konzorciumi projekt – Robusztus vezérlő algoritmusok generálása robotok számára a fizikai szimulációból mesterséges intelligencia módszereivel a magas rugalmasságú, változatos szereléshez „Csomagszám 1“

Időtartam:

2020.07.01. – 2022.06.30.

Támogatás:

A projekt a „MI01 MI a gyakorlatban“ támogatási program része a Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztériumtól (BMBF). A támogatási szám 01IS20009.

Projektgazda:

Német Légi- és Űrkutatási Központ (DLR)

Projektpartnerek és hozzájárulásuk:

– Projektvezetés & fejlesztőpartnerek: micropsi industries GmbH
– Fejlesztőpartnerek: TruPhysics GmbH, elprotek GmbH
– Kutatópartnerek: Fraunhofer Ipartechnológiai és Automatizálási Intézet (IPA), Stuttgarti Egyetem
– Végfelhasználók: dresden elektronik ingenieurtechnik GmbH, Käpple Qualitätsdienstleister e.K., Walter Meile GmbH