Forschungsprojekt «GreenBotAI» Flexiblere Roboter mit bis zu 25 Prozent weniger Energieverbrauch

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Kleinere Losgrössen anstelle von Masse, komplexere Produktionslinien, steigender Wettbewerbsdruck, instabile Lieferketten: Vor diesem Hintergrund nimmt sich das deutsch-französische Forschungsprojekt «GreenBotAI» der Robotik an. Drei Stossrichtungen stehen dabei im Vordergrund – auch in Pandemiezeiten die Produktion künftig nicht mehr abreissen zu lassen, Europas Unabhängigkeit in der Produktionsautomatisierung zu stärken und den Energieverbrauch von Roboteranwendungen in europäischen Fabriken deutlich zu senken.

Technisch setzt «GreenBotAI» bei den Reaktions- und Latenzzeiten von Industrierobotern, einer optimierten Bahnplanung sowie der Ausführung bestimmter Aufgaben noch während der Roboterbewegung («on-the-fly») an. Ohne Zwischenstopp ist dann beispielsweise die Aufnahme von 2D-Bildern zur Objekterkennung für die gewünschte Handlings- oder Montageaufgabe möglich. In dem deutsch-französischen Forschungsprojekt ist das Fraunhofer IWU Konsortialführer.

Für eine intelligente und flexible Robotik

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 ist eine intelligente Robotik, die komplexe Aufgaben auch spontan erledigen kann. Erforderliche Hardwarekomponenten, modernste Deep-Learning-Methoden zur Überwachung sowie Verbesserungen bei Datenverarbeitung und Fehlerkontrolle sollen einen Generationenwechsel in der Robotik einläuten.

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Ohne Austausch von Robotern den Energieverbrauch reduzieren

«GreenBotAI» arbeitet an mehreren Stellhebeln, um den Energieverbrauch in einer Grössenordnung von bis zu 25 Prozent zu senken. Dazu zählen datenreduzierte KI-Modelle, beschleunigte Greifaufgaben und eine verringerte Rechenleistung.

Komplexe Bewegungsabläufe mit simplen Bildinformationen steuern

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 Fraunhofer IWU entwickelte Software Xeidana die Kontrolle, ob das richtige Bauteil aufgenommen wurde. Man legt dazu ein Zahnrad an beliebiger Stelle auf einem Tisch im Arbeitsraum eines kollaborativen (für die Zusammenarbeit mit Personen ausgelegten) Roboters ab. 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.

(neu)

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