{"id":273871,"date":"2021-02-22T07:45:00","date_gmt":"2021-02-22T06:45:00","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=273871"},"modified":"2021-02-22T07:45:00","modified_gmt":"2021-02-22T06:45:00","slug":"automatisieren-von-handwerklichen-prozessen-braucht-roboter-mit-feingefuhl","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/automatisieren-von-handwerklichen-prozessen-braucht-roboter-mit-feingefuhl\/","title":{"rendered":"Automatisieren von handwerklichen Prozessen braucht Roboter mit Feingef\u00fchl"},"content":{"rendered":"\n

Roboter k\u00f6nnen schon erstaunlich viel: sie laufen, tanzen und tragen schwere Lasten. Wenn es aber um das Automatisieren von handwerklichen T\u00e4tigkeiten geht, bei denen Fingerfertigkeit und Feingef\u00fchl gefragt ist, versagen sie immer noch kl\u00e4glich. Besonders problematisch ist die Verarbeitung von weichen Materialien, die sich bereits durch die Schwerkraft verformen, wie etwa Klebefolien, Leder oder technische Textilien. Das sind Materialien wie sie zum Beispiel in der Automobilindustrie bei der Verkleidung von Armaturen oder in der Stahlindustrie beim Aufbringen von d\u00fcnnen Metallfolien verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n

Herausforderndes Automatisieren<\/h3>\n\n\n\n

\u201eBeim Automatisieren geht es auch immer um das Verstehen der jeweiligen Situation. Dieses Verst\u00e4ndnis hat der Mensch, liegt f\u00fcr eine Maschine aber im Allgemeinen nicht vor\u201c, erkl\u00e4rt Professor Andreas Kugi<\/a>, Vorstand des Instituts f\u00fcr<\/em> Automatisierungs- und Regelungstechnik<\/em> an der TU Wien<\/a> und Leiter des Center for Vision, Automation and Control<\/em> am AIT<\/a>. Wenn der Mensch bei einem Textil zum Beispiel eine Falte sieht, dann wei\u00df er genau, was er mit seinen H\u00e4nden tun muss, um die Falte zu gl\u00e4tten. Er koordiniert m\u00fchelos Sehverm\u00f6gen mit Fingerfertigkeit und kann sich an unterschiedliche Materialien, Formen und Strukturen anpassen. Roboter sind noch weit von diesen menschlichen F\u00e4higkeiten entfernt. Das zeigen beispielsweise Versuche, in denen Roboter die Aufgabe bekommen, ein T-Shirt schnell und faltenfrei zusammenzulegen.<\/p>\n\n\n\n

Weiche verformbare Materialien …<\/h3>\n\n\n\n

An diesen Stand der Technik kn\u00fcpfen Kugi und seine Teams an. Dabei liegt ihr Forschungsfokus nicht in der Massenproduktion, sondern in der hochflexiblen Fertigung von geringen St\u00fcckzahlen; das hei\u00dft, im Automatisieren von bestimmten Aufgaben, die man schnell erlernen und an \u00e4hnliche Aufgaben anpassen kann.<\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> Einige Hypes und verpasste Chancen in der Robotik<\/a><\/p>\n\n\n\n

In Kooperation mit Industriepartnern konnten sie bereits erste Erfolge verzeichnen. Sie schafften es, einen 3D-Hasen entlang von exakt vorgegebenen Pfaden mit geraden und kurvigen Streifen faltenfrei zu bekleben. Der 3D-Hase wurde stellvertretend f\u00fcr ein freigeformtes dreidimensionales Objekt gew\u00e4hlt. Ein solches Objekt hat keine ebene Oberfl\u00e4che, wie etwa eine Kugel oder ein Kubus, sondern Kr\u00fcmmungen in alle Raumrichtungen, wie eben ein Hase, ein Waschbecken, eine Turbinenschaufel, ein Schuh et cetera.<\/p>\n\n\n\n

… und freigeformte Objekte<\/h3>\n\n\n\n

Die Herausforderung war es, den Roboter entlang der gekr\u00fcmmten Oberfl\u00e4che so zu bewegen, dass s\u00e4mtliche Punkte entlang des Pfades erreicht werden, ohne dass sich das Werkzeug um die Hochachse dreht. Eine solche Drehung w\u00fcrde zum Knittern des Klebestreifens f\u00fchren. Die Grundlagenforschung dazu erfolgte im Team an der TU Wien. Die Probleml\u00f6sung lieferte eine neue oberfl\u00e4chenbasierte Pfadregelung, die es in dieser Form noch nicht gab.<\/p>\n\n\n\n

\"automatisieren,
Automatisiertes Bekleben des 3D-Hasen (c) TU Wien<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Forscher demonstrierten die Aufgabe prototypisch an einem 7-Achs-Roboter und einer Drapierrolle, wobei die Drapierrolle ortsfest montiert wurde und das Zielobjekt vom Roboter bewegt wurde. Somit f\u00fchrte der 7-Achs-Roboter den 3D-Hasen mit all seinen Kr\u00fcmmungen im dreidimensionalen Raum gezielt an der Drapierrolle entlang; wobei die entworfene Regelung alle Freiheitsgrade des Roboters und des Werkzeuges ausn\u00fctzt, um eine optimale Bewegung auszuf\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n

Videos dazu finden Sie unter diesen Links: https:\/\/www.acin.tuwien.ac.at\/52f5\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

https:\/\/doi.org\/10.1109\/TRO.2020.3033721<\/a><\/p>\n\n\n\n

Fusionieren der Sensorik<\/h3>\n\n\n\n

Diese Art der Automatisierung fordert vom Roboter eine Vielzahl von unterschiedlichen F\u00e4higkeiten:  Je nach Gr\u00f6\u00dfe und Form des Objektes m\u00fcssen seine Bewegungen st\u00e4ndig angepasst und die auszu\u00fcbenden Kr\u00e4fte im Kontaktpunkt tangential (streifend) und orthogonal (senkrecht) zur Oberfl\u00e4che gezielt abgestimmt werden. Hier arbeiten die Forscherteams mit verschiedenen Sensorkonzepten, unter anderem mit Kraftsensoren und Kamerasystemen. Die Wahl der richtigen Sensorik und das Fusionieren der Sensordaten spielen dabei eine entscheidende Rolle.<\/p>\n\n\n\n

Der Professor und seine Teams verfolgen einen holistischen Forschungsansatz und n\u00e4herten sich dem Problem in einem generellen Ansatz, sie sagten: \u201eWir haben es mit beliebig gekr\u00fcmmten dreidimensionalen Objekten zu tun und wollen an deren Oberfl\u00e4chen etwas bearbeiten\u201c Neben dem Kleben k\u00f6nnte das auch spr\u00fchen, polieren, drucken, n\u00e4hen oder reinigen sein.<\/p>\n\n\n\n

Automatisierungsarchitektur<\/h3>\n\n\n\n

Um diese Flexibilit\u00e4t zu erreichen, ist es notwendig, eine geeignete Automatisierungsarchitektur zu entwerfen. Unterlagerte Regelkreise<\/em> erm\u00f6glichen dabei eine sehr einfache und hochflexible Bewegungsplanung entlang der Oberfl\u00e4che von freigeformten dreidimensionalen Objekten. Je nach Aufgabe k\u00f6nnen in den unterschiedlichen Raumrichtungen streifend (tangential) und senkrecht (orthogonal) zur Oberfl\u00e4che bestimmte Toleranzen vorgegeben werden. Bei Kontakt mit der Oberfl\u00e4che kann auch das gew\u00fcnschte Steifigkeitsverhalten eingestellt werden.<\/p>\n\n\n\n

\"Professor
Professor Andreas Kugi (c) Michael Baumgart\/ACIN<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

 \u201eWenn wir zum Beispiel das Bespr\u00fchen von Oberfl\u00e4chen automatisieren, dann k\u00f6nnen wir neben der Entfernung des Spr\u00fchkopfs zur Oberfl\u00e4che auch den Winkel der D\u00fcse inklusive der erlaubten Toleranzen relativ zur Oberfl\u00e4che spezifizieren, um eine m\u00f6glichst homogene Spr\u00fchschicht auf der dreidimensionalen Oberfl\u00e4che zu erhalten.\u201c<\/p>Professor Andreas Kugi<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Kognitive Layer<\/h3>\n\n\n\n

Zurzeit arbeiten die Forscherteams an dem \u00e4u\u00dferen, dem kognitiven Layer der Automatisierungsarchitektur. Dieser soll es erm\u00f6glichen, zwei Dinge gezielt zu lernen:<\/p>\n\n\n\n