Flexible Montage von Einzelstücken
Die individualisierte Fertigung und kürzere Produktlebenszyklen sind aktuelle Trends, die die industrielle Produktion maßgeblich verändern werden. Autonome und kognitive robotische Systeme rücken in den Vordergrund, um die notwendige Flexibilität und Wandlungsfähigkeit für die Produktion der Zukunft zu unterstützen: Die automatisierte Herstellung von Einzelstücken wird möglich. Die Vision zielt auf eine einfache Handhabung und Integration ab: Das Institut für Robotik und Mechatronik des DLR entwickelt in diesem Kontext Robotermontagesysteme, die einerseits mit weniger Fachwissen bei den Benutzern auskommen, andererseits aber in der Lage sind, komplexe Produkte in verschiedenen Varianten zu fertigen. Dabei soll der Aufwand für die Implementierung neuer Aufgaben deutlich gesenkt werden. Gleichzeitig soll das System dem Benutzer die Arbeit erleichtern, indem es Planungsaufgaben selbständig übernimmt. Im Extremfall soll lediglich das gewünschte Endprodukt durch den Kunden vorgegeben werden. Dies kann beispielsweise über eine Schnittstelle zur intuitiven Produktkonfiguration geschehen. Hochentwickelte Planungsalgorithmen erstellen daraufhin automatisch eine Folge von Montageschritten.
Das Institut forscht an verschiedenen Planungseinheiten und Methoden für die zuverlässige Ausführung. Zentral sind die Flexibilität und der Grad an Autonomie der Robotersysteme: Ein Algorithmus findet geeignete Montagesequenzen, die von dem System ausgeführt werden können. Methoden zur Greifplanung, die automatische Analyse von Erreichbarkeiten in der Arbeitszelle und die kollisionsfreie Planung von Bewegungen machen derartige Systeme besonders flexibel – auch mit Blick auf verschiedene Produktvarianten. Zentral ist die Anpassungsfähigkeit an neue Aufgaben. Die Vorstellung, dass der Roboter über Fähigkeiten verfügt, die in unterschiedlichen Situationen einfach wiederverwendet werden können, wird von der Planung bis zur Ausführung durchgängig umgesetzt. In einem Anwendungsbeispiel baut ein Robotersystem Aluminiumprofile zu komplexen Strukturen auf. Das System kann verschiedene Produkte fertigen, die über ein einfach zu bedienendes Tablet Interface konfiguriert werden. Der Aufbau besteht aus zwei Leichtbaurobotern LBR iiwa der Firma KUKA. Deren besondere Eigenschaften ermöglichen eine zuverlässige Ausführung, der auch Unsicherheiten in der Arbeitszelle nichts ausmachen. Durch die integrierte Kraftsensorik wird eine feinfühlige Montage möglich wird. Das DLR entwickelt Methoden, welche diese grundlegenden Eigenschaften von Leichtbaurobotern nutzen, um beispielsweise Fügeaufgaben robuster gegen Unsicherheiten zu machen und effizienter auszuführen.
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Veröffentlichungen
- Nottensteiner, Korbinian und Sachtler, Arne und Albu-Schäffer, Alin (2021) Towards Autonomous Robotic Assembly: Using Combined Visual and Tactile Sensing for Adaptive Task Execution. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 101 (49). Springer. doi: 10.1007/s10846-020-01303-z. ISSN 0921-0296.
- Rodriguez Brena, Ismael Valentin und Nottensteiner, Korbinian und Leidner, Daniel und Durner, Maximilian und Stulp, Freek und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2020) Pattern Recognition for Knowledge Transfer in Robotic Assembly Sequence Planning. IEEE Robotics and Automation Letters, 5 (2), Seiten 3666-3673. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2020.2979622. ISSN 2377-3766.
- Bachmann, Timo und Nottensteiner, Korbinian und Rodriguez Brena, Ismael Valentin und Stemmer, Andreas und Roa Garzon, Máximo Alejandro (2020) Using Task-Specific Workspace Maps to Plan and Execute Complex Robotic Tasks in a Flexible Multi-Robot Setup. In: 52nd International Symposium on Robotics (scopus), Seiten 161-168. VDE VERLAG GMBH. 52nd International Symposium on Robotics, 9-10 Dec 2020, Munich, Germany. ISBN 978-3-8007-5428-1.
- Rodriguez Brena, Ismael Valentin und Nottensteiner, Korbinian und Leidner, Daniel und Kassecker, Michael und Stulp, Freek und Albu-Schäffer, Alin (2019) Iteratively Refined Feasibility Checks in Robotic Assembly Sequence Planning. IEEE Robotics and Automation Letters. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2019.2895845. ISSN 2377-3766.
- Nottensteiner, Korbinian und Bodenmüller, Tim und Kaßecker, Michael und Roa Garzon, Máximo Alejandro und Stemmer, Andreas und Stouraitis, Theodoros und Seidel, Daniel und Thomas, Ulrike (2016) A Complete Automated Chain for Flexible Assembly using Recognition, Planning and Sensor-Based Execution. In: 47th International Symposium on Robotics, ISR 2016. VDE Verlag. 47th International Symposium on Robotics ISR, 21.-22.Juni, München, Deutschland. ISBN 978-3-8007-4231-8.