Erstes Allround-Werkzeug zur vereinfachten Installation von Industrierobotern
Älteren Fertigungssystemen mangelt es an den Vorteilen neuer digitaler Sensor- und Konnektivitätstechnologien (Robotertechnik und Internet der Dinge). Um diese Infrastruktur auf den neusten Stand zu bringen, müsste man jedoch Hardware-Software-Plattformen aufbauen und sie den Leistungs-, Energie- und Bauteilintegrationsanforderungen anpassen. Dafür wären erhebliche Kapital- und Personalinvestitionen notwendig, die lange im Voraus geplant werden müssen. Diese Investitionen müssen gegen die Risiken von Fertigungsstillständen, vermeidbaren Ausrüstungsschäden und Prozessineffizienzen abgewogen werden. Im Rahmen des Projekts snickerdoodle hat krtkl (Aussprache: „kritikell“) die erste Full-Stack-Entwicklungsplatine für Robotiksysteme geschaffen. Diese beherbergt ein zentrales „Gehirn“, das Integrations-, Steuerungs- und Überwachungsvorgänge für die Konnektivität verschiedener Fertigungsbauteile und Teilsysteme steuert. Da die zugrunde liegende Hardware durch Software umkonfiguriert werden kann, vereinfacht snickerdoodle die Bewältigung der herausfordernden Aufgabe, Schnittstellen für eine breite Palette an Sensoren, Aktoren und Kommunikationsprotokollen zu ermöglichen. So können den Betreibern leicht verständliche Informationen und Steuerungsoptionen zur Verfügung gestellt werden. Die Finanzierung durch das KMU-Instrument der EU ermöglichte dem Projekt, eine Machbarkeitsprüfung und Markteintrittsstrategie umzusetzen und eine Fertigungslieferkette zu etablieren.
Vereinfachte Implementierung und verkürzte Entwicklungszeit
Snickerdoodle besteht aus mehreren Prozessoren und Software, die bei der Endnutzung angepasst werden kann und es ermöglicht, das eingebaute FPGA und die kabellose Konnektivität zu programmieren. Und all dies ist in ein scheckkartengroßes Gerät integriert. Der Hauptprozessor führt Allzweck- und/oder Echtzeitbetriebssysteme aus, um übergeordnete Aufgaben wie die Vernetzung verschiedener Maschinen oder Motor-Regelkreise zu übernehmen. Die programmierbare Logik bzw. das FPGA (das „Gehirn“) ermöglicht sowohl die Anpassung der Eingaben als auch der Ausgaben des Systems, von der Verknüpfung mit Motoren und Sensoren bis hin zur Einrichtung einer Maschine, die ausschließliche Videodaten verarbeitet. Das kann zum Beispiel für die Überwachung der Produktionslinie oder maschinelles Sehen nützlich sein. Das FPGA führt auch komplexe Steuerungs- und Datenverarbeitungsalgorithmen aus. Das System verfügt über eingebaute WLAN- und Bluetoothfunktionalität, um die Integration in moderne Netzwerke leichter zu gestalten. „Nach jahrelanger Arbeit in der Mechatronik und im Bereich der eingebetteten Systeme, während der stets nur punktuelle Lösungen für Unternehmen entwickelt wurden, um Automatisierungsprodukte auf den Markt zu bringen, wurde es offensichtlich, dass ein zentrales ‚Gehirn‘ nötig war. Dieses Gehirn musste schnell und leicht an die Anforderungen jeder spezifischen Anwendung anpassbar sein“, erklärt Projektkoordinator Ryan Cousins.
Von den Fabriken zur Fußbekleidung
Nach ausführlichen thermischen Untersuchungen, Umgebungs- und Dauerprüfungen (in der Praxis und in Emissionslaboren) sowie Konstruktionssimulationen (unter Verwendung von Ingenieurbausoftware) entwickelte krtkl industrietaugliche Versionen der Technologie, die auf Verlangen lieferbar sind. Die kommerzielle Version von snickerdoodle und andere Teile der Entwicklungsplattform piSmasher und breakyBreaky) sind aktuell auf Mouser mit weltweitem Versand am gleichen Tag verfügbar. Die Hardware wird im weiteren Verlauf dieses Jahres auch auf Amazon zur Verfügung gestellt werden. Zu den aktuellen kommerziellen Anwendungsbereichen gehören die Motorsteuerung in Echtzeit sowie die Bahnplanung bei Industrierobotern (sechsachsiger Roboterarm für Möbelmontage, Lackieren und Inspektion), die hochgradig belastbare Fernerkundung mit geringem Stromverbrauch (Öl/Gas/Versorgungsunternehmen) und die Datenerfassung und -verarbeitung zur vorausschauenden Instandhaltung (Fabrikautomatisierung). Darüber hinaus wurde das gesamte snickerdoodle-System (einschließlich breakyBreaky, piSmasher, Gehäusen, Zubehör usw.) in kommerziellen und Verbraucherprodukten eingesetzt, die die formelle FCC-Kennzeichnung erlangt haben. „Wir konnten beobachten, wie snickerdoodle in den verschiedensten Bereichen von der industriellen Automatisierung bis hin zum intelligenten Einzelhandel und in E-Sports-Zubehör eingesetzt wurde. Wir sind fast ohne Fremdkapital auf den Markt gegangen – was nur wenige für möglich gehalten haben. Wir gehen davon aus, dass unsere Technologie das Leben vieler Menschen berühren wird – selbst wenn diese Menschen nie erfahren, dass sie existiert“, so Cousins. Das Team arbeitet daran, das Gerät zu aktualisieren, damit es mit den neusten Siliziumtechnologien kompatibel ist. So werden hochmoderne Anwendungen wie etwa Videoverarbeitung in höherer Auflösung, künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sowie andere rechenintensive Aufgaben möglich.
Schlüsselbegriffe
snickerdoodle, Automatisierung, Robotertechnik, Fertigung, Internet der Dinge, Full-Stack, FPGA, kabellose Konnektivität
