Intelligente Produktion Forscher erzielen Durchbrüche auf dem Weg zur Industrie 5.0

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Bei der Fertigung und Montage der Zukunft sollen Menschen und Roboter Hand in Hand zusammenarbeiten können. Dafür müssen die Maschinen jedoch deutlich intelligenter werden, als bisher.

Die Technische Universität Ilmenau hat ihr Forschungsprojekt „Engineering for Smart Manufacturing (E4SM)“ erfolgreich abgeschlossen. Laut einer Mitteilung konnten die Forscher im Rahmen des Projekts mehrere Durchbrüche auf dem Weg zur Industrie 5.0 erzielen. Mit Industrie 5.0 soll der Mensch ins Zentrum von Fertigungsprozessen in Industrie und Handwerk gestellt werden. Menschen und Maschinen werden dabei mit Hilfe von künstlicher Intelligenz so aufeinander eingestellt, dass neue Fertigungsaufgaben schneller und effizienter als bisher gelöst werden können.

Zum Start des Projekts vor fünf Jahren hatten sich die Forscher vorgenommen, KI-gestützte Roboter zu entwickeln, die ihre Handlungen autonom auf den Menschen abstimmen. Dabei standen die Anforderungen und Besonderheiten von Fertigungs- und Montageprozessen kleiner und mittelgroßer Unternehmen im Mittelpunkt. Laut den Forschern konnten während des Projekts vier Meilensteine erreicht werden.

3D-Multi-View-Stereosystem zur sicheren Zusammenarbeit von Mensch und Roboter

Um die Sicherheit bei der Arbeit mit einem Roboter gewähren zu können, muss der Roboter die Handlungen der Menschen im Montageprozess dreidimensional erfassen können. Dazu setzten die Forscher laut eigenen Angaben multimodale Bildgebung ein, bei der Wärmebilder mit RGB-Farbbildern und mit 3D-Punktwolken zu hochgenauen großflächigen dreidimensionalen Abbildungen der Raumumgebung kombiniert wurden. Bei dem innovativen sensorbasierten 3D-Multi-View-Stereosystem kalibrieren sich die verschiedenen Kameras robotergestützt selbst.

Erkennung der Montageaktion und entsprechende autonome Assistenz

Ohne langwierig angelernt werden zu müssen, soll der Roboter den Fortschritt der Montage beobachten und bei immer wiederkehrenden Aufgaben selbstständig tätig werden, heißt es weiter. Die Forscher entwickelten einen Roboter, der mithilfe von KI die Aktionen der menschlichen Mitarbeiter sowie die verwendeten Werkzeuge erkennt. So erfasst er den jeweiligen Montagefortschritt und kann selbstständig entscheiden, wo er behilflich sein kann. Auch kann der Roboter beliebige, ihm vorher nicht bekannte Objekte in der Einsatzumgebung finden und greifen. Nach bisherigem Stand der Technik funktioniert dies nur für vorher definierte, bekannte Objekte.

Flexibles und kostensparendes KI-unterstütztes Laserstrahlschweißen

Beim Laserstrahlschweißen mussten bislang aufwändige und teure Spannvorrichtungen eingesetzt werden, um die Bleche, die miteinander verbunden werden sollten, zu fixieren. Mit KI kann der Schweißvorgang nun kontaktlos analysiert werden. Das System kann voraussagen, wann ein Spalt entstehen wird. Durch kontrolliertes Zusammendrücken der Bleche mithilfe von Robotern kann dies vermieden werden, sodass der Laser weiterhin beide Bleche trifft und sie somit verschweißen kann. Dabei sagt die KI die Kraft vorher, die aufgewendet werden muss, um die Position der Bleche für den Schweißvorgang optimal anzupassen.

Interaktive visuelle Werkzeugkette für kleine und mittlere Unternehmen

Die Forscher entwickelten außerdem eine visuelle Werkzeugkette. Diese soll kleine und mittlere Unternehmen dabei unterstützen, effiziente und sichere Anwendungen zu entwickeln, die in der eigenen Produktion eingesetzt werden können. Da hierfür kein detailliertes Fachwissen erforderlich ist, wird der Entwicklungsprozess für Anwender laut den Forschern wesentlich vereinfacht.

Dieser Artikel stammt von unserem Partnerportal elektrotechnik.

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