Es soll um nicht weniger gehen als einen Generationswechsel in der Robotik. Das deutsch-französische Forschungsprojekt Green-Bot-AI will mit flexiblen Robotern auch kleine Losgrößen, und komplexere Produktionslinien möglich machen. Gleichzeitig sollen die Industrieroboter um bis zu 25 % weniger Energie verbrauchen.
Technisch setzen die Forschenden bei den Reaktions- und Latenzzeiten von Industrierobotern an und optimieren die Bahnplanung. Sie ermöglichen ebenfalls, dass die Industrieroboter bestimmte Aufgaben noch während ihrer Bewegung („on-the-fly“) ausführen. Ohne Zwischenstopp ist dann beispielsweise die Aufnahme von 2D-Bildern zur Objekterkennung für die gewünschte Handlings- oder Montageaufgabe möglich.
Intelligente und flexible Roboter nutzen KI-Algorithmen
Der Projektschwerpunkt liegt auf einem agilen Ansatz für den Umgang mit Materialien und Werkstücken. KI-Algorithmen sollen der Fertigung mehr Flexibilität verleihen und die Produktion in verschiedensten Industriebereichen beschleunigen. Ziel der Forschenden ist eine intelligente Robotik, die komplexe Aufgaben auch spontan erledigen kann. Sie entwickelten dazu Hardwarekomponenten und moderne Deep-Learning-Methoden, um die Datenverarbeitung und Fehlerkontrolle zu überwachen und zu verbessern.
Gleichzeitig arbeitet Green-Bot-AI an mehreren Stellhebeln, um den Energieverbrauch in einer Größenordnung von bis zu 25 % zu senken. Dazu zählen datenreduzierte KI-Modelle, beschleunigte Greifaufgaben und eine verringerte Rechenleistung.
Bildverarbeitung plus Robotik für das Handling von Implantaten
Komplexe Bewegungsabläufe mit simplen Bildinformationen steuern
An einem konkreten Beispiel zeigen die Forschenden, wie gut ihre Entwicklung bereits funktioniert. Ein mit industrieller Kameratechnik in 2D aufgenommenes Einzelbild („One-Shot-Demonstration“) des Bauteils und wenig Rechenleistung genügen, damit der Roboter dieses Bauteil aufnehmen, überprüfen und in die gewünschte Position bringen kann. Dabei übernimmt die am Chemnitzer Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU entwickelte Software Xeidana die Kontrolle, ob das richtige Bauteil aufgenommen wurde.
Tastsinn des Menschen mittels KI am Roboter imitiert
Zur Demonstration dient den Forschenden ein Zahnrad als Bauteil. Sie können es an einer beliebigen Stelle auf einem Tisch im Arbeitsraum des kollaborativen Roboters ablegen. Auf Basis der Bildinformation ermittelt die Software die Positionen aller Objekte relativ zum Roboter, berechnet die Roboterbahn und bestimmt die Griffposition. Der Roboter greift nun das Zahnrad, prüft es und verlässt sich dabei ganz auf die Bildinformationen.
Hier kommt die echtzeitfähige Auswertung von Kraftdaten ins Spiel, die dem Roboter vorgibt, wie er das aufgenommene Zahnrad in ein zweites Zahnrad einpassen soll. Dies funktioniert mit einer smarten Anwendung von KI, die den Tastsinn des Menschen imitiert. Alle realen Aktionen des Roboters werden zusätzlich über einen Digitalen Zwilling visualisiert.
Roboter für die Montage – einfacher programmieren dank Künstlicher Intelligenz
Projektpartner in Green-Bot-AI sind neben dem Fraunhofer IWU die Hochschule München (Fakultät für angewandte Naturwissenschaften und Mechatronik), der Softwareentwickler Inbolt SAS sowie die École Nationale Supérieure d‘Arts et Métiers (Ensam Lispen). Fördermittelgeber auf der deutschen Seite ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
Auf der Hannover Messe können Besucher die Fähigkeiten des Roboters selbst testen: vom 22. bis 26. April 2024 in Halle 2 an Stand A18 (BMWK-Gemeinschaftsstand).. Auch die Montage sowie die Anwendung zur integrierten Qualitätskontrolle sind dort live zu erleben.
Kontakt:
Fraunhofer IWU
M.Eng., Diplôme d’Ingénieur Rico Löser
Reichenhainer Straße 88
09126 Chemnitz
E-Mail: Rico.Loeser@iwu.fraunhofer.de
www.iwu.fraunhofer.de
