Эксперты, координируемые IFF Института Фраунгофера по эксплуатации и автоматизации заводов в Магдебурге, особенно хотели автоматизировать производственные задачи, которые угрожают здоровью человека или являются очень монотонными и физически требовательными. Задачи в авиастроении, которые постоянно повторяются на многих этапах производства, также будут выполняться одним мобильным роботом в будущем. Роботы предназначены не для замены квалифицированных рабочих, а для того, чтобы облегчить их, помочь им и поддержать их в их задачах.
Люди и роботы работают бок о бок
В проекте Valeri (Валидация усовершенствованной совместной робототехники для промышленного применения) исследователи создали технические условия для совместной работы людей и роботов. Используя пример нанесения герметика на фюзеляж и проверки компонентов, они доказали в местах расположения Airbus DS в Севилье, что в будущем ограждения и другие защитные устройства могут исчезнуть с производственных площадок.
Люди и роботы тогда работают непосредственно рядом друг с другом, возможно, даже над одним и тем же компонентом и все еще независимы друг от друга. Установив второй тестовый датчик в роботизированной системе Valeri, партнеры проекта также показали, что система может также использоваться в целом в других производственных процессах в обрабатывающей промышленности. Вместе с Валерием эксперты поставили перед собой задачу реализовать свои идеи сотрудничества между человеком и роботом, а также в аэрокосмической отрасли и предпринять следующие шаги к «Индустрии 4.0».
Промышленные пользователи Airbus DS и FACC, производитель промышленных роботов Kuka Robotics GmbH, системный интегратор IDPSA и партнеры по исследованиям Profactor GmbH и Prodintec участвуют в проекте Valeri. Проект финансируется Европейской комиссией в рамках FP7 «Фабрики будущего» на сумму около 3,6 млн евро.
Больше гибкости
Крупные компоненты сегодня обрабатываются на стационарной производственной ячейке при производстве людей. Рабочие собирают и испытывают компоненты в несколько смен в течение нескольких дней. Специализированные стационарные робототехнические системы в таких производственных условиях неэкономичны. Это должно измениться в будущем: мобильный робот может выполнять аналогичные задачи на нескольких рабочих местах. Вот почему система Valeri требует большей гибкости по сравнению с традиционными стационарными промышленными роботами.
Сложные проблемы
Проект сфокусирован на трех типовых задачах: нанесение герметика вдоль канавки, последующая проверка и проверка плетеных компонентов углепластика. Хотя первые два приложения тесно связаны, консорциум Valeri выбрал третье приложение, чтобы продемонстрировать общую гибкость системы. Робот умеет менять инструменты. Кроме того, программирование для выполнения совершенно новых процессов может выполняться быстро и интуитивно.
Индивидуальные технологии, высокоинтегрированная система
В начале проекта Kuka адаптировал существующего робота Omni-Rob таким образом, чтобы его диапазон соответствовал спектру предполагаемых задач. Например, эксперты дополнили платформу вращающейся вертикальной линейной осью, чтобы у всего робота было двенадцать степеней свободы и человекоподобный диапазон. Координация такой гиперредуцированной системы для координации всех движений - реальных мобильных манипуляций - была необходима для того, чтобы робот Valeri мог программироваться интуитивно и выполнять свои задачи.
Исследователи из Fraunhofer IFF в Магдебурге разработали тактильные датчики и основанную на камере систему мониторинга рабочего пространства в качестве технологий безопасности для непосредственного взаимодействия человека и робота. Тактильные датчики обнаруживают прикосновения: как только достигается предел биомеханической нагрузки, робот останавливается. Исследователи ранее определили максимально допустимые скорости для робота. Эти данные очень важны для глобальной робототехники - они помогают в проверке совместных роботов с мерами безопасности для ограничения силы и мощности. Тактильные датчики также могут быть использованы для тактильного взаимодействия с роботом. Исследования пользователей подтвердили, что оператор управляет роботом интуитивно и просто, как он должен двигаться.
Система контроля рабочего пространства состоит из датчика глубины изображения с тремя парами стереокамер. Он записывает движение инструмента и создает виртуальное защитное поле вокруг этой области. Если человек или объект перемещаются в это защитное поле, робот останавливается и избегает столкновения.
Специалисты IDPSA разработали инструмент для нанесения герметика и интегрировали его в контроллер робота. Это означает, что нанесение герметика может быть тесно скоординировано со скоростью и ориентацией робота. Герметик наносится гораздо лучше вдоль изогнутых и плоских листов.
Исследовательский центр Prodintec интегрировал инструмент на основе камеры для определения местоположения компонентов после регулировки. Камера записывает трехмерные облака точек и может распознавать и определять местоположение компонентов с помощью программного обеспечения для сопоставления CAD. Это позволяет Valeri находить и обрабатывать компоненты, некоторые из которых находятся на роликах и не всегда находятся в одном и том же положении на заводе. Кроме того, компания Profactor разработала и интегрировала два дополнительных инструмента, с помощью которых робот Valeri может испытывать герметик и плетеные компоненты из углепластика. (Ага)