INNOVATIVE INDUSTRIE
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Zusammenarbeit von Mensch und Maschine beim Aufkleben eines Klebestreifens (1)
Automatisiertes Aufbringen von Klebestreifen auf ein 3D-Objekt (2)
52 NEW BUSINESS • INNOVATIONS | APRIL 2021
Fotos: Stefan Flixeder (1), Christian Hartl-Nesic (2)
angepasst werden. Die Kräfte, die zu jedem bestimmten
Zeitpunkt ausgeübt werden müssen, hängen von kleinen,
geometrischen Details der Aufgabenstellung ab. Es gibt kein
einfaches Grundprinzip, mit dem ein Roboter viele unterschiedliche
Situationen auf zufriedenstellende Weise meistern kann.
„Wir Menschen sind ungeheuer exibel – wir koordinieren
mühelos unser Sehvermögen mit unserer Fingerfertigkeit, wir
können uns an unterschiedliche Materialien, Formen und
Strukturen anpassen. Etwas Ähnliches einer Maschine beizubringen,
ist eine große Herausforderung“, sagt Andreas Kugi.
AUSGEFEILTE METHODE FÜR VERSCHIEDENSTE
ANWENDUNGEN
Möglich wird es mit ausgefeilten Algorithmen, die in den Teams
an der TU Wien und am AIT Austrian Institute of Technology
entwickelt wurden: Die Arbeitsschritte werden präzise vorausgeplant
– man berechnet nicht nur, an welchen Punkten
ein Kontakt zwischen Roboter und Werkstück statt nden soll,
sondern auch, in welcher Richtung und mit welchem Kraftaufwand.
Gleichzeitig wird vorherberechnet, wie sich die Form
des verwendeten Materials dabei ändern wird.
„Unsere Methode ist extrem exibel“, sagt Christian Hartl-
Nesic vom Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik.
„Wir haben die entwickelte Methode demonstriert, indem
wir ein komplexes 3D-Objekt mit unterschiedlichen Krümmungen
– einen Hasen – an exakt vorgegebenen Stellen mit
langen (gekrümmten) Streifen automatisiert faltenfrei bekleben.
Aber man könnte dieselben Algorithmen und Methoden auch
für ganz andere Anwendungen nutzen, etwa um den Roboter
auf dreidimensionalen Ober ächen genau vorgegebene Schnitte
setzen zu lassen oder ein gekrümmtes 3D-Objekt mit einer
aufgesprühten Materialschicht zu versehen, die an jedem Ort
genau die richtige Dicke hat.“
ZUSAMMENARBEIT VON MENSCH UND MASCHINE
Nicht alle Aufgaben können Maschinen ganz allein übernehmen:
Die Gruppen an der TU Wien und am AIT Austrian Institute
of Technology entwickelten auch Methoden, mit denen
Mensch und Maschine besser zusammenarbeiten können. Der
Mensch kann die Maschine gezielt führen und diese lernt
dabei das richtige Verhalten. „So kann Automatisierung auch
für Kleinserien sinnvoll werden, wo es sich bisher aufgrund
des großen Programmieraufwandes nicht gelohnt hätte, die
Maschinen eigens anzupassen“, sagt Tobias Glück, Leiter der
Forschungsgruppe Complex Dynamical Systems am AIT. Dazu
ist es notwendig, fortgeschrittene Methoden der Umgebungserkennung,
der automatisierten Planung sowie Greiftechnologien
zu entwickeln und diese synergetisch für die
spezi schen Anforderungen zu kombinieren.
Die Arbeiten nden auch im internationalen Wissenschaftsbetrieb
großen Anklang, wie dies durch den Mechatronics
Paper Prize Award 2020 für einen Beitrag im Journal Mechatronics
aus dem Jahr 2018 und die jüngste Veröffentlichung in
der IEEE Transactions on Robotics bestätigt wird.
„Durch die enge Zusammenarbeit zwischen der TU Wien und
dem AIT versuchen wir, die Ergebnisse der Grundlagenforschung
sehr schnell auf den Markt zu bringen und für die
industrielle Praxis effektive Lösungen zu erarbeiten. Die Arbeiten
an der TU Wien fokussieren sich dabei sehr stark auf
den Bereich der grundlagenorientierten Methodenentwicklung
und am AIT versuchen wir, systematisch den Reifegrad der
entwickelten Technologien zu erhöhen“, erklärt Andreas Kugi.
„Die Produktionstechnik und der Einsatz exibler, lernfähiger
und adaptiver robotischer Systeme wird sich in den nächsten
Jahren kontinuierlich weiterentwickeln und zum Teil massiv
verändern“, ist er weiters überzeugt. „Darin sollten wir eine
Chance sehen und die Entwicklung aktiv mitgestalten.“ BO