Robots worden in steeds meer situaties ingezet, Veel daarvan hebben betrekking op samenwerking tussen mensen en robots, bijvoorbeeld het ontlasten van mensen van zware taken op de werkplek. De uitdagingen zijn hoe de robot te integreren in de werkomgeving en hoe deze te bedienen. In een gezamenlijk project met Volkswagen AG, het Fraunhofer Instituut voor Telecommunicatie, Heinrich Hertz Instituut, HHI, zal de voordelen demonstreren die het gebruik van mens-robot-samenwerking (HRC) kan bieden voor de inspectie van lasnaden in de auto-industrie.

Vlekkeloze lasnaden zijn een kritisch kwaliteitscriterium in de autotechniek. In de toekomst, lasnaden worden geïnspecteerd door een mens-robotteam, waarbij elk zijn specifieke vaardigheden en expertise inbrengt. Gecontroleerd door gebaren en spraakopdrachten, de robot zal de specifieke componenten vasthouden en op hun plaats manoeuvreren, terwijl de medewerker eventuele gebreken in de laskwaliteit markeert en registreert.

Het gezamenlijke onderzoeksproject EASY COHMO (Ergonomics Assistance Systems for Contactless Human-Machine-Operation) is gebaseerd op de jarenlange ervaring die Fraunhofer HHI heeft opgebouwd op het gebied van 3D-opname, 3D-informatieverwerking en 3D-visualisatie. Dit systeem voor visuele inspectie van lasnaden op belangrijke onderdelen in de automobielproductie is een goed voorbeeld van hoe HRC in de industrie kan functioneren. In de komende jaren, deze technologie zal concrete ondersteuning bieden bij inspectieprocedures bij Volkswagen.

Van handmatige inspectie tot Industrie 4.0-normen

Het inspectieproces is decennialang ongewijzigd gebleven. Allereerst, elk onderdeel moet handmatig in een roterende positioner worden bevestigd, zodat het vanuit alle hoeken kan worden geïnspecteerd. onvermijdelijk, dit houdt in dat de werknemer onergonomische posities moet innemen, wat kan leiden tot RSI-blessures. Verder, slechts een korte tijd wordt gereserveerd voor deze complexe procedure, die een negatieve invloed kunnen hebben op de kwaliteit van de inspectie.

Momenteel, medewerkers zijn vrij om de inspectie op hun eigen manier uit te voeren. Dit resulteert onvermijdelijk in een niet-gestandaardiseerde procedure die het moeilijker maakt om systematische gebreken te herkennen op basis van observaties van verschillende inspecteurs. In aanvulling, dergelijke defecten worden vaak niet geregistreerd of moeten moeizaam via toetsenbord en muis in een apart systeem worden ingevoerd.

In de toekomst, dit inspectieproces zal interactief zijn, met robots die worden gebruikt om zware onderdelen vast te houden en in een positie te manoeuvreren waarin medewerkers deze ergonomisch kunnen inspecteren. Dergelijke robots zullen minimaal zes assen hebben en daardoor kunnen bewegen, draai en kantel een onderdeel in alle mogelijke richtingen. De robot zal automatisch een onderdeel uit de lijn halen en ter inspectie aanbieden. De medewerker zal door middel van expliciete en impliciete gebaren interactie hebben met de robot, waardoor het onderdeel in de gewenste positie wordt gestuurd. Medewerkers kunnen hun aandacht richten op het signaleren van defecten en, als resultaat, zullen minder gebreken over het hoofd zien.

Multimodale controle

De door Fraunhofer HHI ontwikkelde middleware coördineert de verschillende sensoren die dienen om de algehele werksituatie vast te leggen. Op basis van de positie en gebaren van de werknemer, de software berekent de benodigde beweging van de robotarm. Dit zorgt ook voor de veiligheid van de gebruiker. Bijvoorbeeld, wanneer de werknemer niet meer rechtstreeks naar het onderdeel kijkt, de software stopt de robotarm uit voorzorg.

"De robot kan ook worden ingesteld om te reageren op gepersonaliseerde instructies, " legt Paul Chojecki uit, projectmanager bij Fraunhofer HHI. "Onze nieuwe perceptuele interface kan de individuele gebaren en spraakopdrachten van een gebruiker verwerken. Dit betekent dat het systeem snel kan worden aangepast aan de specifieke vereisten van een werkstation."

Gebaren worden gebruikt om te markeren, categoriseren en bevestigen van defecten aan het onderdeel. Door middel van nauwkeurige objecttracking en projectorgebaseerde augmentatie krijgen medewerkers een interface direct op het onderdeel, in hun werkruimte. Dit biedt een efficiënte en intuïtieve manier om een ​​digitale 3D-registratie te genereren van eventuele defecten in de lasnaden. Daarentegen, de huidige inspectieprocedure mist een systematische registratie van defecten, omdat er zeer weinig geformaliseerde uitwisseling van informatie is tussen verschillende werknemers. Met de nieuwe werkwijze eventuele defecten kunnen direct in het systeem worden ingevoerd en vervolgens statistisch worden geëvalueerd. Dit betekent dat systematische defecten sneller worden geïdentificeerd en daardoor in de lasfase kunnen worden verholpen.

Uitbreidbaar naar alle mens-robotwerkstations

Het systeem beschikt over een groot aantal sensoren in combinatie met multimodale bedieningselementen op basis van verbeterde middleware, samen met aangepaste bedieningsinstructies en machine learning. Het is een benadering die de doorbraak zou kunnen betekenen voor verdere HRC-toepassingen, en ook de mogelijkheden voor samenwerking en interactie tussen mens en robot zou kunnen vergroten. Andere toepassingsgebieden zijn freesmachines, bijvoorbeeld, of interactieve robotassistenten in niet-industriële omgevingen, bijv. in de zorg of dienstverlening.