Industrieroboter sind überall um uns herum; Sie produzieren die Güter, die wir konsumieren, und die Fahrzeuge, die wir fahren. Für viele werden diese Technologien oft als simpel betrachtet. Denn obwohl sie einzigartig in der Lage sind, Produkte schnell und in hoher Qualität herzustellen, bewegen sie sich in einem begrenzten Bewegungsspielraum. Wie viel steckt also wirklich in der Programmierung eines Industrieroboters?

Die Wahrheit ist, dass die Komplexität der Industrierobotik sicherlich unterschiedlich ist, aber selbst die einfachste Anwendung eines Industrieroboters ist weit von der Plug-and-Play-Funktionalität entfernt. Anders ausgedrückt: Ein Roboterarm, der eine begrenzte Bewegung innerhalb der X-, Y- und Z-Achse benötigt, um Tag für Tag seine Aufgabe zu erfüllen, benötigt mehr als nur ein paar Zeilen Code. Da die Industrierobotik immer fortschrittlicher wird und traditionelle Fabriken zu intelligenten Fabriken aufgerüstet werden, wird der Arbeitsaufwand und das Fachwissen, die in die Ausbildung dieser künstlichen Hersteller fließen, entsprechend zunehmen. Werfen wir einen Blick auf einige Möglichkeiten, wie der moderne Roboter programmiert wird.

Teach-Pendant

Der Begriff „Roboter“ kann viele unterschiedliche Bilder hervorrufen. Während die breite Öffentlichkeit einen Roboter vielleicht mit etwas vergleicht, das sie in einem Film oder im Fernsehen gesehen hat, besteht ein Roboter in den meisten Branchen aus einem Roboterarm, der so programmiert ist, dass er eine Aufgabe unterschiedlicher Komplexität in akzeptabler Qualität erledigt.

Manchmal können während der Produktion Effizienzsteigerungen festgestellt werden und es müssen kleine Abweichungen bei den Bewegungen des Roboters vorgenommen werden. Die Produktion zu stoppen, um die Ausrüstung neu zu programmieren, wäre ein kostspieliges und unpraktisches Unterfangen; Die gängige Meinung besagt, dass jede Variation dieser Bewegungen Zeile für Zeile sorgfältig in einen Computer programmiert werden muss. aber das könnte nicht weiter von der Wahrheit entfernt sein.

Eine Teach-Box, oder häufiger als Teach-Pendant oder Teach-Pistole bezeichnet, ist ein robustes, industrialisiertes Handgerät, das es dem Bediener ermöglicht, den Roboter in Echtzeit zu steuern, logische Befehle einzugeben und die Informationen im Computer des Roboters aufzuzeichnen.

Industrieroboter neigen dazu, mit Geschwindigkeiten zu arbeiten, die das menschliche Auge herausfordern, aber ein Bediener, der ein Programmierhandgerät verwendet, kann die Ausrüstung verlangsamen, sodass er die Bewegungen des Roboters aufzeichnen kann, um die Änderung im Verfahren zu berücksichtigen. Dieser Vorgang mag für jeden, der schon einmal einen Videospiel-Controller verwendet hat, einfach klingen, aber es steckt viel mehr dahinter, als nur zu wissen, wie man Eingaben eingibt. Der Bediener muss beispielsweise in der Lage sein, den effizientesten Weg zu visualisieren, den der Roboter nehmen wird, damit die Bewegungen strikt auf das Notwendige beschränkt werden. Unnötige Bewegungen oder Zeitverlängerungen, egal wie klein sie auch sein mögen, können sich negativ auf die Leistungsfähigkeit einer Produktionslinie auswirken. Auf die Zeit hochgerechnet könnte ein ineffizienter, in einen Roboter eingezeichneter Pfad zu erheblichen finanziellen Verlusten für den Hersteller führen.

Natürlich muss auch die Geschwindigkeit jeder Bewegung berücksichtigt werden, damit der Roboter möglichst oft gemeinsame Bewegungen ausführen kann. Diese Bewegungen sind aus Bewegungssicht effizienter, vorausgesetzt, ein Programmierer hat die Erfahrung, sie umzusetzen. Tatsächlich mag diese Art der Programmierung für jemanden, der sich mit dem Prozess befasst, einfach erscheinen, tatsächlich kann es jedoch Jahre dauern, sie zu beherrschen. Teach-Pendants gibt es schon seit Jahren und sie sind nach wie vor ein fester Bestandteil in der Welt der Roboterprogrammierung.

Offline-Simulationen

Eines der größten Risiken bei der Programmierung eines Industrieroboters in der Fabrikhalle sind die daraus resultierenden Ausfallzeiten. Ein Programmierer muss mit der Maschine kommunizieren, Änderungen am Code vornehmen und die Bewegung der Ausrüstung im Produktionskontext testen, bevor der Betrieb wieder aufgenommen werden kann. Glücklicherweise kann Offline-Simulationssoftware verwendet werden, um alle Codeänderungen, die der Betreiber einbauen möchte, zu approximieren. Fehler können behoben werden, bevor das Programmierupdate live geht, und das alles, ohne den Betrieb zu unterbrechen. Die Durchführung von Offline-Simulationen bringt keine finanziellen Nachteile mit sich und stellt für den Bediener keine Gefahr dar, da die Simulationen auf einem PC ausgeführt werden können, der sich außerhalb der Fabrikhalle befindet.

Es gibt viele verschiedene Arten von Programmen, die Offline-Simulationsfunktionen bieten, aber das Prinzip ist dasselbe: Es wird eine virtuelle Umgebung erstellt, die den Herstellungsprozess darstellt, und die Bewegungen werden mithilfe eines ausgeklügelten 3D-Modells programmiert.

Es sollte beachtet werden, dass kein Programm eindeutig besser ist als eines der anderen, aber je nach Komplexität der Anwendung kann eines vorzuziehen sein. Das Reizvolle an dieser Art der Programmierung ist, dass sie es dem Programmierer nicht nur ermöglicht, Roboterbewegungen zu programmieren, sondern auch die Ergebnisse von Kollisions- und Beinahe-Unfall-Erkennungsfunktionen zu implementieren und anzuzeigen sowie Zykluszeiten aufzuzeichnen.

Da das Programm unabhängig vom Gerät auf einem externen Computer erstellt wird (und nicht manuell, wie es beim Teach-Pendant-Lernen der Fall ist), ermöglicht es Herstellern, von der Produktion kleinerer Auflagen zu profitieren, indem sie einen Prozess schnell automatisieren können, ohne den normalen Betrieb zu beeinträchtigen.

Während das Programmieren von Handbediengeräten einen sehr differenzierten Ansatz für Roboteranpassungen in der Fabrik bietet, besteht wohl ein größerer Vorteil darin, Programmieraktualisierungen in einer Testumgebung ausführen zu können, bevor der Code in der physischen Ausrüstung aktualisiert wird.

Programmierung durch Demonstration

Diese Methode ähnelt im Großen und Ganzen dem Teach-Pendant-Verfahren. Beispielsweise hat der Bediener wie beim Programmierhandgerät die Möglichkeit, dem Roboter mit einem hohen Maß an Präzision eine Reihe neuer Bewegungen zu „zeigen“ und diese Informationen im Computer des Roboters zu speichern. Es gibt jedoch einige Vorteile, die den Unterschied zwischen den beiden ausmachen. Beispielsweise ist das Programmierhandgerät ein hochentwickeltes Handgerät, das viele verschiedene Bedienelemente und Funktionen enthält. Die Programmierung durch Demonstration erfordert im Allgemeinen, dass der Bediener den Roboterarm mit einem Joystick (anstelle einer Tastatur) steuert. Dadurch wird der Programmiervorgang viel einfacher und schneller – zwei Dinge, die sich in weniger Ausfallzeiten niederschlagen.

Außerdem benötigt der Bediener weniger Zeit, sich mit dieser Art der Roboterprogrammierung vertraut zu machen. da die Aufgabe selbst weitgehend so programmiert ist, wie ein menschlicher Bediener sie erledigen würde.

Die Zukunft der Roboterprogrammierung

Alle diese Programmiermethoden haben ihren Platz in der Welt der Industrierobotik, aber keine davon ist perfekt. Auf ihre eigene Art und Weise können die Entwicklung und der Einsatz jedes einzelnen davon die Produktion behindern und die Kosten für den Hersteller erhöhen. Es wird Zeit benötigt, dem Roboter beizubringen, wie er die Aufgabe ausführen soll. In vielen Fällen können diese Zeiten aufgrund der Fähigkeiten des Bedieners oder Technikers von Anwendung zu Anwendung stark variieren.

Stellen Sie sich jedoch vor, ein Industrieroboter müsste nur „sehen“, wie eine Aufgabe erledigt wird, um sie immer wieder fehlerfrei auszuführen. Der mit der Programmierung von Industrierobotik verbundene Kosten- und Zeitaufwand würde enorm sinken.

Wenn es zu schön erscheint, um wahr zu sein, sollten Sie einen genaueren Blick auf die Robotikbranche werfen. Diese Art der Roboterschulung beschäftigt die Entwickler von Industrierobotern bereits. Die Theorie hinter der Technologie ist solide; Lassen Sie einen Bediener dem Roboter zeigen, wie eine bestimmte Aufgabe ausgeführt werden soll, und ermöglichen Sie dem Roboter, diese Informationen zu analysieren, um die effizienteste Bewegungsfolge zu ermitteln, die ausgeführt werden muss, um die Aufgabe zu reproduzieren. Wenn der Roboter die Aufgabe lernt, hat er die Möglichkeit, neue Wege zu entdecken, um die Art und Weise, wie die Aufgabe ausgeführt wird, zu verbessern.

Komplexere Roboter programmieren

Da immer mehr Fabriken auf intelligente Fabriken umsteigen und mehr autonome Geräte installieren, werden die Aufgaben, die Robotern zugewiesen werden, immer komplexer. Allerdings werden sich die Methoden, mit denen wir diese Roboter derzeit programmieren, weiterentwickeln müssen. Während zeitgenössische Programmieraktivitäten bewundernswerte Leistungen erbringen, besteht kaum ein Zweifel daran, dass künstliche Intelligenz eine wichtige Rolle bei der Art und Weise spielen wird, wie Roboter lernen.