Informacje prasowe

Robot działający bez programowania

Ramiona robota współpracują, przekazując sobie poszczególne elementy w celu optymalizacji swoich działań. Możliwości tego współdziałania zostały ostatnio zademonstrowane w Siemens Corporate Technology w Monachium – globalnej jednostce badawczej firmy. Ten system robotyczny to kluczowy element przyszłości produkcji – przyszłości, w której całe fabryki będą same siebie kontrolowały.

Przyszłość została urzeczywistniona

Już teraz jest to do pewnego stopnia możliwe w produkcji masowej. Przykładem może być zakład produkcyjny Siemensa w Amberg w Niemczech. Fabryka (w 75% automatycznie i przy zachowaniu 99,99885% jakości) produkuje sterowniki programowalne Simatic. Są one jednak produkowane w dużych partiach. Każdego roku 12 mln sterowników Simatic jest wysyłanych do ponad 60 000 klientów na całym świecie. Można więc zaryzykować stwierdzenie, że zautomatyzowana przyszłość stała się już rzeczywistością w przypadku produkcji masowej.

W kontekście produkcji mniejszych partii oraz produktów mających wiele różnych wariantów, dostosowanych do indywidualnych potrzeb, ważniejsza jest jednak możliwość autonomicznego, a nie automatycznego wykonywania zadań. Konwencjonalna automatyzacja nie była do tej pory opłacalna na niskim poziomie produkcji. Czy można to zmienić?

Tego wyzwania podjął się zespół Siemens Corporate Technology na czele z Kai Wurmem i Georgem von Wichertem, którzy zbadali autonomiczne systemy w Siemensie. – Nasz dwuramienny, inteligentny prototyp robota pokazuje, że produkcja mniejszych partii może być opłacalna – mówi Wurm. – W przyszłości roboty nie będą musiały być programowane, co jest bardzo czasochłonne i wymaga stałego dostępu do kodów opisujących procedurę montażu części. Będziemy musieli tylko określić zadanie, a system automatycznie przetłumaczy te specyfikacje na program.

Od kodu do informacji semantycznej

– Będziemy musieli po prostu „powiedzieć” robotowi, aby zamontował określony element na szynie montażowej – tłumaczy Wurm. – Takie polecenie opisuje pokrótce, na czym będzie polegało zlecenie wytworzenia małych partii produktu. Wiąże się to z produkcją lub montażem przedmiotu w wielu różnych wariantach, które zawierają różnorodne komponenty. Robot, aby wytworzyć produkt, otrzymuje informacje z powiązanego modelu oprogramowania. Chociaż ten model CAD/CAM (Computer Aided Design and Manufacturing – komputerowe wspomaganie projektowania i produkcji) jest niezrozumiały dla konwencjonalnych robotów, nowy prototyp potrafi zrozumieć takie modele. W pewnym sensie jest tak, jakby robot potrafił zrozumieć różne języki, eliminując tym samym potrzebę programowania swoich ruchów i procesów.

W tym celu prototyp dzieli kolejno zadania, takie jak generalne polecenie "montaż", na jednostki dające się wykonać, takie jak "podnieś" i "podaj", co powoduje ruch ramienia i otworzenie chwytaków. Robot sam decyduje również o tym, które zadanie ma wykonać każde ramię. Aby było to możliwe, programiści pozwolili prototypowi przenosić informacje z poziomu języka programowania na poziom semantyczny.

–  Nazwy części produktów i informacje o procesie produkcji są semantycznie przekształcane w schematy pojęciowe i struktury wiedzy – tłumaczy Wurm. – Ujawnia to ukryte informacje. Do tej pory pojęcia, które ludzie po prostu znają z doświadczenia, musiały być przekazywane robotowi w formie kodu. Nasz prototyp sam analizuje polecenie i znajduje odpowiednie rozwiązanie.

W przypadku prototypowego robota firmy Siemens proces ten można zaobserwować w znacznie uproszczonej formie na monitorze po lewej stronie ramion robota (zdjęcie poniżej). Monitor wyświetla dwa rzędy kolorowych kafelków, z których każdy zawiera takie słowa, jak "montaż" (lewa kolumna) i "podnieś" (prawa kolumna). Stopniowo przesuwają się one w górę w sposób podobny do przewijania strony internetowej. Kafelki przedstawiają każdy krok montażu. Na monitorze po prawej stronie pokazane są informacje, które ramię robota otrzymuje na początku procesu produkcyjnego – składają się one z trójwymiarowego obrazu otoczenia i obiektów znajdujących się w jego zasięgu. Nad robotem  umieszczone są także dwa kolejne ekrany, które pokazują obraz z kamer znajdujących się w jego ramionach.

 W kierunku systemów samokorygujących

Prototypowy system opracowany przez Siemens Corporate Technologies może również korygować usterki bez konieczności wcześniejszego informowania o tym fakcie. Jeśli na przykład jakaś część wyślizgnie się z chwytaków robota, to jedno z ramion znajdzie ją, o ile będzie się ona znajdowała w polu widzenia kamery. Następnie podniesie element i wyreguluje wszystkie kolejne ruchy, aby nadal można było ją prawidłowo zainstalować. Jeśli komponent będzie musiał być zainstalowany po drugiej stronie, to zostanie przekazany drugiemu ramieniu. 

Ten przełomowy projekt jest częścią programu Company Core Technology (CCT), który jest poświęcony przyszłości automatyzacji. Działalność CCT umożliwia Siemensowi skoncentrowanie się na kluczowych obszarach innowacji, takich jak „cyfrowe bliźniaki”, sztuczna inteligencja i druk 3D.

Prototyp robota to dopiero początek. Naukowcy z Siemensa wizualizują już sobie  samoorganizujące się zakłady produkcyjne, które reagują na zmieniające się wymagania produkcyjne, stale optymalizują swoje działania i „zatrudniają” roboty, które pomagają sobie nawzajem. Takie rozwiązania byłyby rewolucyjnym krokiem, bo systemy zasilane danymi projektowymi same korygują usterki i samodzielnie wyliczają wszystkie ruchy i działania. – Jest wielu innych naukowców, którzy pracują nad podobnymi rozwiązaniami. To, co udało się wypracować naszemu zespołowi, nie jest jednak porównywalne z niczym, co istnieje na rynku – chwali Wurm.

Źródło: Siemens Sp. z o.o.
Na podstawie tłumaczenia artykułu: Prototype Robot Solves Problems without Programming, Sandra Zistl