Siemens предлага революция на автономните роботи

С помощта на изкуствен интелект изследователи на Siemens разработиха двурък робот, който може да произвежда продукти, без да е нужно да бъде предварително програмиран за това. Препращайки към бъдещето на автоматизирано производство, ръцете на робота самостоятелно разделят задачите и работят в синхрон.

Когато едната ръка на робота закрепва част върху поточната релсата, се чува щракване. Ръката се отдръпва и взема друг компонент, но този път го предава на втората ръка, за да постигне възможно най-добро позициониране. Двата „крайника” координират движението си, за да сглобят контролния модул. Роботизираната система, разработена от изследователското звено Корпоративни технологии на Siemens, е ключов елемент от бъдещето на производството – бъдеще, в което цели фабрики ще се управляват сами.

Да направим производството на малки партиди икономично

В известен смисъл това вече е възможно и в масовото производство, както бе демонстрирано в завода на Siemens в Амберг, Германия. Заводът произвежда програмируеми контролери Simatic при 75% автоматизация и 99,99885% качество. Тези части обаче се произвеждат в големи партиди. Всяка година 12 млн. контролери Simatic се доставят на над 60 хил. клиенти от цял свят. В резултат на това бъдещето вече се е превърнало в реалност за големите производствени обеми. Способността да се изпълняват задачи автономно – а не автоматично – е точно това, което искат производителите на по-малки партиди, и тези, които произвеждат множество различни модули в отговор на нарастващото търсене на персонализирани продукти. Конвенционалната автоматизация обаче все още не е печеливша на ниво малко количество.

Екип на Корпоративни технологии, ръководен от Кай Вурм и Георг фон Вихерт, успя да разреши този проблем. „Нашият двурък интелигентен прототип показва, че икономичното производство на малки партиди е възможно”, казва Вурм. „В бъдеще няма да има нужда роботите да бъдат скъпо програмирани с времеемки страници от кодове, които им задават фиксирана процедура за сглобяване. Ще трябва само да дефинираме задачата, след което системата ще трансформира спецификациите в програма.”

Преход към семантична информация

„Просто казваме на робота да прикрепи специфичен компонент към монтажната релса – добавя Вурм. – И той прави точно това”. В малък мащаб тази задача описва какви са предизвикателствата при малки бройки. Това включва производство или сглобяване на даден продукт в голямо разнообразие от варианти, съдържащи различни компоненти. Роботът получава информация как да произведе продукта от  софтуерен модел. Т.нар. CAD/CAM (Computer Aided Design and Manufacturing) е неразбираем за конвенционалните роботи, но за новия прототип не е така. Все едно роботът разбира различни езици и по този начин елиминираме необходимостта от програмиране на движения и процеси.

За да направи това, прототипът успешно разделя задачите, като например общата команда „сглоби” от софтуерния план се свежда до изпълними единици от рода на „вземи” и „предай”, докато придвижи ръката си или отвори захвата си. Освен това роботът сам решава кой задача с коя ръка да изпълни. За да стане това възможно, разработчиците дават възможност на прототипа да издигне информацията от софтуера за разработка на продукти на семантично ниво. „Частите на продуктите и информацията за процесите са семантично превърнати в схеми и графики”, казва Вурм. – Досега нещата, които хората просто знаят от опит, щом им се каже да вземат компонент Х от релса Y, трябваше да бъдат предавани на роботите под формата на кодове. Само че нашият прототип сега анализира сам проблема и намира подходящо решение”.

В случая с демонстрационния прототип на Siemens всеки може да наблюдава този опростен процес на монитор вдясно от робота. Мониторът показва два реда цветни полета, във всяко от които има думи като „сглоби” (колоната за лявата ръка) и „вземи” (колоната за дясната ръка). Тези полета се придвижват бавно нагоре по начин, подобен на този при превъртането на дълга уебстраница. Те изобразяват всяка стъпка от монтажа. На монитора отляво демонстраторът показва информацията, която роботът получава в началото на всеки производствен процес. Тя се състои от 3D изображение на заобикалящата среда и обектите там. Над демонстратора има още две екрана, които показват какво „виждат” ръцете на робота в момента чрез вградените си камери.

Самокоригиращи се системи

Прототипната система на Siemens може също така да коригира грешки, без да й се казва предварително, че това е възможно. Ако дадена част примерно се изплъзне, едната ръка ще намери същата по големина част, стига тя да е в зрителното поле на камерата. Ръката ще вземе компонента и ще коригира всички последващи движения така, че да го инсталира правилно. А ако компонентът трябва да бъде поставен от отсрещната страна, едната ръка ще го предаде на другата. Тези новаторски разработки са част от програмата на Siemens за автоматизацията на бъдещето - Company Core Technology (CCT). ССТ дава възможност на Siemens да се съсредоточи върху ключови области на иновациите като дигиталните близнаци, изкуствения интелект и адитивно производство.

Разбира се, монтажът на контролни шкафове е само началото. Разработчиците на Siemens предвиждат самоорганизиращи се производствени мощности, които реагират автономно на променящите се изисквания, постоянно оптимизират дейноста си и включват роботи, помагащи си един на друг. Такива съоръжения биха били революционна стъпка – по същество това са системи, които се захранват с проектни данни, коригират грешки и изчисляват всички движения и процеси сами. „Има много други разработчици, които се опитват да разрешат този проблем. Но няма нищо сравнимо с това, което вече сме разработили”, казва Вурм.