KI erleichtert die Robotermontage

Mit dem MIRAI-Steuerungssystem kann ein Roboter Gegenstände wie diese Weingläser handhaben, deren Aussehen je nach Lichtverhältnissen im Arbeitsbereich variieren kann. Foto mit freundlicher Genehmigung von Micropsi Industries

Hersteller nutzen künstliche Intelligenz, um die automatisierte Inspektion zu verbessern, kostengünstigere Produktdesigns zu erstellen und Unmengen von Prozessdaten zu analysieren, um Fehler zu verhindern. Jetzt können sie KI nutzen, um die Roboterführung zu verbessern.

Das deutsche Startup Micropsi Industries GmbH hat MIRAI eingeführt, ein neues Steuerungssystem, das es Robotern ermöglicht, mit Abweichungen in Form, Position, Farbe und Lichtverhältnissen im Arbeitsraum umzugehen. Mithilfe von KI generiert MIRAI Roboterbewegungen in Echtzeit und kann automatisch auf Bewegungen des Zielobjekts reagieren. MIRAI übernimmt die Kontrolle über den ersten und letzten Zentimeter des Roboterwegs und macht eine starre Befestigung von Teilen überflüssig.

Das System besteht aus einer MIRAI-Steuerung, einem sechsachsigen Roboter, einem Kraft-Momenten-Sensor, einem Endeffektor, einer Kamera und einem Ringlicht. Foto mit freundlicher Genehmigung von Micropsi Industries

MIRAI vereinfacht auch die Roboterprogrammierung. Mit MIRAI ausgestattete Roboter sind in der Lage, viele Aufgaben durch Beobachtung zu erlernen, sodass sie leicht für verschiedene Prozessschritte trainiert und umgeschult werden können. Es sind keine Programmier- oder KI-Kenntnisse erforderlich.

Das System besteht aus einem MIRAI-Controller; ein sechsachsiger Roboter (geliefert von FANUC oder Universal Robots); ein Kraft-Momenten-Sensor; ein Endeffektor; eine Kamera (geliefert von Micropsi Industries); und ein Ringlicht.

MIRAI erweitert die native Steuerung des Roboters und ermöglicht es der Maschine, ihre Arbeitsumgebung wahrzunehmen. Durch KI beobachten MIRAI-fähige Roboter die von einer Person ausgeführten Aktionen und ahmen diese Aktionen dann nach. Beobachtungen werden von einer Kamera aufgezeichnet, die am Handgelenk des Roboters befestigt ist oder sich an einer festen Position in der Nähe des Arbeitsbereichs befindet. Um den Roboter zu trainieren, führt eine Person wiederholte Demonstrationen einer Aufgabe durch und zeichnet sie auf, indem sie den Roboter manuell am Handgelenk des Roboters führt. Die Aufzeichnungen werden dann in ein visionsbasiertes Echtzeit-Robotersteuerungsschema umgewandelt.

Im Mai gaben Micropsi Industries und der Befestigungsspezialist DEPRAG bekannt, dass sie zusammenarbeiten, um ein Roboter-Schraubsystem bereitzustellen, das Abweichungen in der Teileposition, im Befestigungswinkel oder in Fertigungstoleranzen ausgleichen kann. Ohne Anleitung kann das Schrauben mit einem Sechs-Achs-Roboter schwierig, wenn nicht sogar unmöglich sein.

„Wir freuen uns, mit einem so traditionsreichen Hersteller wie DEPRAG zusammenzuarbeiten und von dessen enormem Erfahrungsschatz im Bereich Schraubtechnik profitieren zu können“, sagt Dominik Bösl, Chief Technology Officer von Micropsi Industries. „Die Zusammenarbeit bietet unseren Kunden eine robuste und profitable Automatisierungslösung und kommt unserem Ziel näher, den Zugang zur Automatisierung zu vereinfachen.“

Mit dem System von DEPRAG und Micropsi kann ein Roboter auch Schrauben in Baugruppen einbauen, die auf einem Förderband vorbeilaufen.

Das System eignet sich für die Montage einer breiten Palette von Produkten, darunter Haushaltsgeräte, Elektronik, Automobilteile und Landmaschinen.

Um ein Video des Schraubsystems anzusehen, klicken Sie hier.

Micropsi und DEPRAG arbeiten zusammen, um ein Roboter-Schraubsystem zu entwickeln, das Abweichungen in der Teileposition, im Befestigungswinkel oder in Fertigungstoleranzen ausgleichen kann. Foto mit freundlicher Genehmigung der DEPRAG

Siemens Energy nutzt die Technologie von Micropsi, um den Prozess der Überholung von Gasturbinenleitschaufeln zu automatisieren.

Nach vierjähriger Nutzung müssen die Flügel umgeformt und mit einer neuen Oberfläche versehen werden. Entlang der Oberfläche der Flügel befinden sich Hunderte winziger Löcher mit einer Breite von jeweils etwa 2 Millimetern. Diese Löcher dienten der Luftkühlung beim vorherigen Einsatz der Leitschaufeln, als die Temperaturen in der Turbine so hoch wurden, dass die Leitschaufeln ohne Maßnahmen wie Luftkühlung und Schutzbeschichtungen schmelzen würden.

Bei der Sanierung müssen diese Löcher vor der Oberflächenbehandlung verfüllt werden. Dabei wird mit einer dünnen Nadel Lötpaste in jedes Loch gespritzt.

Die Dosieraufgabe bringt drei Herausforderungen mit sich. Erstens variieren die Lochpositionen auf dem Flügel aufgrund der Temperaturverformung im Flügel während des Gebrauchs. Zweitens ist das Auftragen der Lotpaste zeitaufwändig. Bei Hunderten von Lücken, die es zu füllen gilt, dauert es Stunden, bis ein Mensch sie alle füllt. Schließlich gibt es die Flügel in verschiedenen Ausführungen und weisen unterschiedliche Abnutzungsgrade auf.

Mithilfe des MIRAI-Steuerungssystems verteilt ein sechsachsiger Roboter die Lotpaste auf den Leitblechen in einem Bruchteil der Zeit eines Menschen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Micropsi Industries

Mithilfe des MIRAI-Steuerungssystems verteilt ein sechsachsiger Roboter die Lotpaste auf den Leitblechen in einem Bruchteil der Zeit eines Menschen. Dank KI gleicht der Roboter Abweichungen in der Lochposition, der Flügelform und dem Flügelzustand aus.

Das MIRAI-System übernimmt die Bewegung des Roboters von einem Loch zum anderen und das Einführen der Nadel in jedes Loch. Die native Steuerung des Roboters übernimmt die Dosierung der Lötpaste und andere Aufgaben. Die Schulung des von MIRAI angetriebenen Roboters dauerte nur wenige Tage und wurde von Siemens-Ingenieuren durchgeführt.

Der Autoteilezulieferer ZF in Friedrichshafen wollte die Maschinenbestückung in einer Großserienfrässtation, in der Zahnräder hergestellt werden, automatisieren. Dabei werden Metallringe aus einer Kiste entnommen und auf ein Förderband gelegt. Der Ring ist der Rohteil dessen, was in späteren Fertigungsschritten zum Zahnrad wird.

Diese Aufgabe stellte die Automatisierung vor mehrere Herausforderungen:

ZF setzt einen visionsgesteuerten Roboter ein, um Metallringe von einer Kiste auf ein Förderband zu übertragen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Micropsi Industries

Ein herkömmlicher Roboter – mit oder ohne Bildverarbeitungssystem – hätte mit solchen Variationen Schwierigkeiten. Und selbst dann müsste das Setup auf diese spezielle Aufgabe zugeschnitten sein und nicht auf andere.

Micropsi hat ein schnelleres und zuverlässigeres System entwickelt. Das System besteht aus einem MIRAI-Kit, einschließlich der Steuerbox und der Kamera; ein Universal Robots UR10e Cobot; ein OnRobot-Kraft-Momenten-Sensor und ein Schunk-Greifer.

Damit das Bildverarbeitungssystem Teile aus einem senkrechten Winkel betrachten kann, hat Micropsi Greiferbackenverlängerungen entwickelt. Die Kunststofffinger verfügen über Rillen, die für einen besseren Halt der Gummiringe sorgen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Micropsi Industries

Die Metallringe in der Kiste kommen in Schichtbetten an. Die Teile werden an ihren Flachseiten eng aneinander gelegt. Über seine native Steuerung wurde der UR-Roboter so programmiert, dass er sich über einzelne Ringe in der Kiste bewegt. Sobald sich der Roboter über einem Ring befindet, übernimmt das MIRAI-System die Kontrolle. Es bewegt den Roboter zum nächstgelegenen Ring und positioniert den Greifer. Als nächstes übernimmt das native System des Roboters wieder die Kontrolle. Der Roboter nimmt den Ring auf, bewegt ihn zum Förderband und legt ihn auf das Band.

Das Training des Cobots für die Ausführung seines Teils des Prozesses dauerte nur vier Tage.

Damit das Bildverarbeitungssystem die Teile aus einem senkrechten Winkel betrachten kann, hat Micropsi drei Greiferbackenverlängerungen entwickelt. Nach der Montage der Backenverlängerungen wurden 3D-gedruckte Kunststofffinger am Ende der Verlängerungen befestigt. Diese Finger verfügen über Rillen, die für einen besseren Halt der Gummiringe sorgen.

Micropsi wurde 2014 gegründet, hat seinen Hauptsitz in Berlin und ein US-Büro in San Francisco. Weitere Informationen zu KI-Steuerungssystemen für Roboter finden Sie unter www.micropsi-industries.com. Weitere Informationen zu automatischen Schraubsystemen finden Sie unter www.depragusa.com.

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