Agile Interaction with Industrial Robots

Menneske-robot-interaktion (HRI) har fået betydelig opmærksomhed for dets potentiale til at kombinere menneskelig tilpasningsevne og problemløsningsfærdigheder med robotters præcision og effektivitet i arbejdsintensive opgaver. Nye fremskridt inden for robotteknologi, kunstig intelligens (AI) og Digital Twin (DT) teknologier øger effektiviteten og sikkerheden af HRI i industrielle miljøer. Dog præsenterer overgangen fra manuelle processer til HRI flere udfordringer, såsom at opsamle og udnytte al viden fra erfarne operatører, håndtere høj variation og garantere sikkerhed i arbejdsområder delt mellem menneske og robot.

For at imødegå disse udfordringer foreslås i denne afhandling en systematisk løsning med fokus på tre nøgleaspekter: 1) Agilitet: Dette aspekt involverer at opsamle og digitalisere operatørernes ekspertise i manuelle processer, eksemplificeret ved samarbejdet med LEGO, hvor en såkaldt Bill of Process (BOP) udnyttes til at kombinere denne ekspertise med eksisterende data fra virksomhedens Product Lifecycle Management (PLM) database. Gennem dette aspekt gør resultaterne det muligt at adressere høj variation i produkttyper samt komponentstørrelser og vægt. Derudover vil den foreslåede løsning også kunne håndtere komplekse monteringssekvenser, og integrere med andre platforme (f.eks. DT-platformen) gennem eksportfunktioner muliggjort af PLM. 2) Interaktion: Et multi-robot-system, bestående af en kollaborativ robot (cobot) og en industriel robot (IR), implementeres for at assistere operatører i at fuldføre monteringsoperationer ved at yde støtte i følgende: cobot’en håndterer repetitive operationer mens IR’en håndterer opgaver der kræver høj lasteevne. Denne HRI-opsætning sigter mod at opnå forskellige niveauer af interaktionsscenarier mellem operatører og robotter, hvilket muliggør fleksibel brug af industrielle robotter ud over traditionelle begrænsninger såsom strengt definerede arbejdsområder og begrænsede interaktionsscenarier. 3) Sikkerhed: Et overvågningssystem som monitorerer arbejdsområdet og inkorporerer konventionelle og understøttende sikkerhedsforanstaltninger er konceptualiseret for at sikre sikkerheden for menneskelige operatører samt komponenterne i arbejdscellen. Systemet fokuserer på at implementere to kollaborative tilstande, der er fastlagt i industrielle standarder, i) Sikkerhedsvurderet overvåget stop og ii) overvågning af hastighed og separationen mellem aktører i cellen, gjort muligt ved at udforske forskellige sensorkombinationer integreret med AI- og DT-teknologier. Dette arbejdsområdeovervågningssystem opfordrer til et skifte langs spektret af sikkerhedsløsninger fra konventionelle industrielle standarder til mere eksperimentelle sikkerhedsforanstaltninger.

Den foreslåede løsning sigter mod at overgå fra eksisterende manuelle monteringsprocesser til HRI-opsætninger ved digitalisering af akkumuleret viden, undersøgelse af interaktionsscenarier og nøje udforskning af sikkerhedshensyn. Ved at kombinere styrker fra PLM, DT- og sensorteknologi forbedrer denne undersøgelse effektivt agilitet, interaktion og sikkerhed i HRI-opsætninger gennem hele produktionsarbejdsgangen.