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Intelligente Roboter spielen eine wichtige Rolle in den Fabriken der Zukunft

Ein Forschungsteam der EU nutzt künstliche Intelligenz und fortschrittliche Automatisierung zur Entwicklung eines zweiarmigen Roboters, der sich frei in einer Werkshalle bewegen und komplexe Aufgaben ausführen kann.

Industrielle Technologien
Gesellschaft

Seit Jahrzehnten ist die Industrie bei der Herstellung von Waren auf die Serien- oder Fließbandproduktion angewiesen. Da die europäische Industrie jedoch zunehmend kundenorientiert arbeitet, besteht ein wachsender Bedarf an einer flexibleren Art der Herstellung von Teilen und Produkten, die sich schnell an unterschiedliche Kundenanforderungen anpassen und gleichzeitig die Kosten großer Lagerbestände minimieren kann. Eine mögliche Lösung ist der Einsatz intelligenter Roboter, der im Mittelpunkt des EU-finanzierten Projekts THOMAS (Mobile dual arm robotic workers with embedded cognition for hybrid and dynamically reconfigurable manufacturing systems) steht. „Das Projekt THOMAS zielt darauf ab, mithilfe autonomer, mobiler Arbeitsroboter dynamisch rekonfigurierbare Fabriken zu schaffen“, sagt Niki Kousi, Forscher am Labor für Fertigungssysteme und Automatisierung der Universität Patras (LMS). „Dank ihrer Doppelarmkonfiguration und der Fähigkeit, sich in einer Werkstatt frei zu bewegen, können diese Roboter fortgeschrittene Aufgaben ausführen und so ein neues Produktionsparadigma schaffen“, fügt der Leiter der Abteilung Robots, Automation and Virtual Reality in der Fertigungsgruppe beim LMS, Sotiris Makris, hinzu.

Wahrnehmungsbibliotheken für Roboter

Der THOMAS-Roboter ist einzigartig, da er seine Umgebung wahrnehmen kann. Die Roboter sind auch in der Lage, fortschrittliche Überlegungen anzustellen, die es ihnen ermöglichen, mit-einander und mit anderen Produktionsressourcen – einschließlich menschlichen Bedienpersonals – zusammenzuarbeiten. Jeder Roboter ist mit zertifizierten Sensorgeräten ausgestattet, die es ihm ermöglichen, sich in einer nicht umzäunten Umgebung sicher zu bewegen und mit Menschen zu interagieren. Hinter diesen fortschrittlichen Funktionen steht eine innovative Technologie, die als Roboter-Wahrnehmungsbibliotheken bezeichnet wird. Diese Wahrnehmungsbibliotheken nutzen die Kraft der künstlichen Intelligenz und ermöglichen es den Robotern, ohne Kollision zu navigieren, sich richtig auszurichten und praktisch an verschiedene Arbeitsstationen anzudocken sowie die Positionierung der verschiedenen Werkzeuge zu erkennen, die während des Montageprozesses verwendet werden. „Diese Arbeitsroboter können autonom durch eine Fabrik navigieren und verschiedene Aufgaben wie Verschraubungen, Handhabung von Schrauben und Bohrungen ausführen – um nur einige zu nennen“, erklärt Kousi. Während einige das Projekt THOMAS als ein weiteres Beispiel für den Verlust von Arbeitsplätzen durch Automatisierung ansehen könnten, ist Makris fest davon überzeugt, dass dies nicht der Fall ist. „THOMAS soll seinen menschlichen Bedienern als Assistent dienen und die gefährlichsten sowie anstrengendsten Aufgaben übernehmen“, meint er. „Dies erhöht nicht nur die Sicherheit unserer Fabriken, sondern ermöglicht es den Menschen auch, ihre Aufmerksamkeit auf die fortschrittlichsten und wichtigsten Aufgaben zu richten – einschließlich der Roboterprogrammierung.“

Hindernisse überwinden

Obwohl das Projekt THOMAS einen Durchbruch bei der Manipulation mobiler Doppelarmroboter darstellt, müssen noch einige Probleme behoben werden. „Ganz oben auf unserer Liste stehen Einschränkungen der Wahrnehmungsgenauigkeit, Einschränkungen bei der kontinuierlichen Echtzeiterkennung von Objekten und Probleme mit der Netzwerkbandbreite, wenn mehrere Sensorgeräte beteiligt sind“, erklärt Kousi. Ein weiteres Hindernis sind die aktuellen Sicherheitsbestimmungen, die es menschlichen Bedienern verbieten, in der Nähe, parallel oder im selben Bereich wie Roboter zu arbeiten. „Durch die Schaffung besserer Synergien zwischen Technologieentwicklung und Sicherheitsexpertise, bei denen die neuesten Fortschritte in der künstlichen Intelligenz genutzt werden, können wir neue innovative Lösungen entwickeln, welche die Standardisierung fördern könnten“, kommentiert Makris. Ungeachtet dieser Einschränkungen hat das Projekt erfolgreich eine neue Art des Fabrikbetriebs eingeführt – eine Art, welche die Fortschritte in der mobilen Robotik und künstlichen Intelligenz nutzt. Das Projektteam führt derzeit industrielle Pilotfallstudien in einer französischen und einer spanischen Fabrik durch. „Die Umsetzung des Projektes THOMAS in echten Produktionswerken bietet eine einzigartige Gelegenheit, unsere ursprünglichen Ideen und Prototypen zu beweisen“, folgert Makris.

Schlüsselbegriffe

THOMAS, Roboter, künstliche Intelligenz, KI, Automatisierung, Roboter-Wahrnehmungsbibliotheken, Fabriken, mobile Arbeitsroboter

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