Glat samarbejde mellem mennesker og robotter

Robotter bliver indsat i flere og flere situationer, hvoraf mange involverer samarbejde mellem mennesker og robotter – for eksempel at aflaste mennesker for besværlige opgaver på arbejdspladsen. Udfordringerne er, hvordan man integrerer robotten i arbejdsmiljøet, og hvordan man betjener den. I et fælles projekt med Volkswagen AG Fraunhofer Institute for Telecommunications, Heinrich Hertz Instituttet, HHI, vil demonstrere de fordele, som brugen af ​​menneske-robot-samarbejde (HRC) kan give til inspektion af svejsesømme i bilindustrien.

Fejlfri svejsesømme er et kritisk kvalitetskriterium i bilindustrien. I fremtiden, svejsninger vil blive inspiceret af et menneske-robot team, hvor hver især bidrager med sine specifikke færdigheder og ekspertise. Styret af bevægelser og stemmekommandoer, robotten vil holde og manøvrere de specifikke komponenter på plads, mens medarbejderen mærker og registrerer eventuelle fejl i svejsekvaliteten.

Det fælles forskningsprojekt EASY COHMO (Ergonomics Assistance Systems for Contactless Human-Machine-Operation) trækker på de mange års erfaring, som Fraunhofer HHI har oparbejdet inden for 3-D-fangst, 3-D informationsbehandling og 3-D visualisering. Dette system til visuel inspektion af svejsesømme på nøglekomponenter i bilproduktion er et godt eksempel på, hvordan HRC kan fungere i industrien. I de kommende år, denne teknologi vil give konkret assistance med inspektionsprocedurer hos Volkswagen.

Fra manuel inspektion til industri 4.0 standarder

Inspektionsprocessen har været uændret i årtier. Først og fremmest, hver komponent skal fastgøres manuelt i en roterende positioner, så den kan inspiceres fra alle vinkler. uundgåeligt, dette indebærer, at medarbejderen skal påtage sig uergonomiske stillinger, hvilket kan føre til gentagne belastningsskader. Desuden, der er kun afsat kort tid til denne komplekse procedure, hvilket kan have en negativ indvirkning på kvaliteten af ​​inspektionen.

På nuværende tidspunkt medarbejdere kan frit udføre inspektionen på deres egen måde. Dette resulterer uundgåeligt i en ikke-standardiseret procedure, der gør det vanskeligere at erkende systematiske fejl på baggrund af forskellige inspektørers observationer. Ud over, sådanne fejl bliver ofte uregistrerede eller skal møjsommeligt indtastes i et separat system via et tastatur og en mus.

I fremtiden, denne inspektionsproces vil være interaktiv, med robotter, der bruges til at holde tunge komponenter og manøvrere dem i en position, hvor medarbejderne kan inspicere dem på en ergonomisk måde. Sådanne robotter vil have mindst seks akser og vil derfor være i stand til at bevæge sig, drej og vip en komponent i alle mulige retninger. Robotten vil automatisk fjerne en komponent fra linjen og præsentere den til inspektion. Medarbejderen vil interagere med robotten ved hjælp af eksplicitte og implicitte gestus, derved styres komponenten til den ønskede position. Medarbejdere kan koncentrere deres opmærksomhed om at identificere defekter og, som resultat, vil overse færre defekter.

Multimodal kontrol

Middlewaren udviklet af Fraunhofer HHI koordinerer de forskellige sensorer, der tjener til at fange den overordnede arbejdssituation. Baseret på medarbejderens position og gestus, softwaren beregner den nødvendige bevægelse af robotarmen. Dette sikrer også brugernes sikkerhed. For eksempel, når medarbejderen holder op med at se direkte på komponenten, softwaren stopper robotarmen som en forholdsregel.

"Roboten kan også indstilles til at reagere på personlige instruktioner, " forklarer Paul Chojecki, projektleder hos Fraunhofer HHI. "Vores nye perceptuelle grænseflade er i stand til at behandle en brugers individuelle bevægelser og stemmekommandoer. Det betyder, at systemet hurtigt kan tilpasses til en arbejdsstations specifikke krav."

Gestik bruges til at markere, kategorisere og bekræfte fejl på komponenten. Ved hjælp af præcis objektsporing og projektorbaseret forstærkning får medarbejderne en grænseflade direkte på komponenten, i deres arbejdsområde. Dette giver en effektiv og intuitiv måde at generere en digital 3-D registrering af eventuelle defekter i svejsesømmene. Derimod den nuværende kontrolprocedure mangler systematisk registrering af mangler, fordi der er meget lidt formaliseret informationsudveksling mellem forskellige medarbejdere. Med den nye procedure, eventuelle defekter kan straks indtastes i systemet og derefter statistisk vurderes. Det betyder, at systematiske defekter hurtigere identificeres og derved kan elimineres på svejsestadiet.

Kan udvides til alle menneske-robot arbejdsstationer

Systemet har et stort antal sensorer kombineret med multimodale kontroller baseret på en forbedret middleware sammen med tilpassede betjeningsvejledninger og maskinlæring. Det er en tilgang, der meget vel kunne bringe gennembruddet for yderligere HRC-applikationer – og også udvide mulighederne for samarbejde og interaktion mellem mennesker og robotter. Yderligere anvendelsesområder omfatter fræsemaskiner, for eksempel, eller interaktive robotassistenter i ikke-industrielle omgivelser – f.eks. i sundheds- eller servicesektoren.