Technologie

Durch den Einsatz leistungsfähiger Simulationswerkzeuge für das wirtschaftliche und zeiteffiziente virtuelle Erlernen von KI-Robotermanipulationsfähigkeiten in der Handhabung und Montage zielt das Projekt darauf ab, zwei Haupthindernisse bei der Roboternutzung für Endanwender und Systemintegratoren abzubauen, um damit die Automatisierungsmöglichkeiten in der Produktion zu steigern:

  1. Automatisches und somit wirtschaftliches Erlernen neuer Roboterfähigkeiten (Selbstprogrammierung der Roboter)
    → Kostensenkung, Steigerung der Flexibilität, Unabhängigkeit von Roboter-Experten
  2. Virtuelle Machbarkeitsuntersuchungen und virtuelle Einrichtung
    → Planungs- und Investitionssicherheit, Kosteneinsparungen, kein Betriebsstillstand

Damit stellen die Projektergebnisse den ersten Schritt hin zur Umsetzung bisher nicht wirtschaftlich automatisierbarer Prozesse und der Flexibilisierung von Robotermanipulationsfähigkeiten dar.

Wesentliche Verwertungsziele der Projektpartner sind die Nutzung dieser Werkzeuge für die Entwicklung besserer KI-Manipulationstechnologien, für die Durchführung virtueller Validierungen und Inbetriebnahmen sowie für die Organisation wissenschaftlicher Wettbewerbe und unparteiischer industrieller Benchmarks für gängige Handhabungsaufgaben.

Sim4Dexterity wird ein umfassendes Framework für das simulationsgestützte Erlernen von Handhabungsfertigkeiten schaffen, indem die folgenden Themen und Aufgaben behandelt werden.

© Fraunhofer IPA

Sim4Dexterity wird ein umfassendes Framework für das simulationsgestützte Erlernen von Handhabungsfertigkeiten schaffen, indem die folgenden Themen und Aufgaben behandelt werden.

© Fraunhofer IPA

Bin Picking

Beim Griff-in-die-Kiste vereinzelt ein Roboter unsortiert in Kisten angelieferte Bauteile. Findet das Bin-Picking zur Vorkommissionierung großer Bauteilspektren im industriellen Warenlager statt, spricht man vom Kitting. Auf synthetischen Daten trainierbare KI-Methoden sind hierbei u.a. Objektlageschätzung, Greifplanung, (taktile) Greifausführung oder Manipulationsstrategien. Aufgrund der unendlichen Anordnungsmöglichkeiten der Teile können wesentliche Qualitätskriterien wie die vollständige Entleerung der Kisten sowie seltene Fehlerfälle nur durch ausgiebige Datenanalyse ermittelt werden.

© Fraunhofer IPA

Shelf Picking

Ein innovatives Zukunftsthema für den Einzelhandel sind mobile Roboter für die Kommissionierung von Endkundenbestellungen aus Filialregalen z.B. für den Online-Handel oder die nächtliche Bedienung während der Schließzeiten. KI-Methoden sind hier u.a. anwendbar für die Objektdetektion für große, schnell wechselnde Produktspektren, Active Vision, Greifplanung, (taktile) Greifausführung im beengten Raum, Entnahmestrategien und sensorgeführtes geordnetes Packen (Bin Packing). Auch in diesem Fall ist die Problemkomplexität und die Veränderungsgeschwindigkeit der Anforderungen so hoch, dass die Erzeugung umfassender Trainingsdaten inklusive seltener Fehlerfälle sowie ein ausgiebiges Testen und Nachweisen der Funktionalität nicht auf Basis von Realdaten umsetzbar ist.

© Fraunhofer IPA

Montage

Aufgrund ihrer Komplexität sind Montageprozesse heutzutage selten automatisiert. Durch ein selbstständiges Erlernen neuer Montagefähigkeiten werden wesentliche Kosten bei der Automatisierung der Montage verringert. In der Montage geht es um das meist kraftbasierte Zusammenfügen einzelner Bauteile. Menschliche Feinfühligkeit kann am Greifer durch taktile Sensorik umgesetzt werden. In den betrachteten Anwendungen der Schalter- und Automobilmontage werden beispielhaft Montageschritte wie das Zusammenstecken von Schaltergehäusen, das Stecken von Sicherungen und das Kleben von Modellzeichen auf Türen betrachtet. Anwendbare KI-Methoden sind u.a. Objektlokalisierung und -tracking sowie Manipulationsstrategien mit taktiler Rückkopplung. Die größten Herausforderungen bestehen in der realistischen Simulation der physikalischen Prozesse und der daraus resultierenden taktilen Sensorsignale am Robotergreifer.

KI-Handhabungstechnologie

 

Produktblatt AI Bin Picking

 

Produktblatt Handhabungstechnologien für die Warenlagerautomatisierung