La start-up Rovi RobotVision da tre ricercatori TU München ha fatto della sua missione di semplificare notevolmente l'hardware per robot di ogni tipo: sulla base della loro ricerca, il team è riuscito per la prima volta al mondo a utilizzare la costosa elettronica tradizionale sensori da sostituire con nuovi software e fotocamere comuni. A causa dell'opzione di controllo diretto del motori utilizzato gli inventori afferrare di Gimatic.

contenuto

• Il software dei sensori nella robotica vede invece di sentire
  • Principio della tecnologia del software del sensore
  • Caratteristiche rispetto alla robotica tradizionale
  • Pinza intelligente con telecamera integrata
• I primi successi e uno sguardo al futuro
  
  • Conferenza del dott. Clemens Schuwerk - Video
    
    

Il software dei sensori nella robotica vede invece di sentire

Dr. Clemens Schuwerk, Control Engineering, Marketing e Sales presso la start-up Rovi Robot Vision, Monaco di Baviera, presenta una tecnologia in cui software, telecamere e elaborazione di immagini costosi sensori elettronici tradizionali in Robot sostituto. Incluso anche: la tecnologia di presa di Gimatic. La conferenza è stata tenuta il 7 giugno 2018 alla conferenza stampa di settore a Roncadelle, in Italia.

Misurazione della coppia con sensori di trasmissione interni

L'idea per il software del sensore basato su fotocamera per robot intelligenti è nata dalla tesi di dottorato sull'argomento Percezione dell'ambiente visivo-tattile per sistemi robotici autonomi dal co-fondatore Dr.-Ing. Nicolas Alt. Ispirato dall'osservazione di come gli aspirapolvere robotici incontrano intenzionalmente e ripetutamente ostacoli alla mappatura tattile, durante il suo dottorato di ricerca ha sviluppato un sensore tattile per piattaforme robotiche mobili. Il sensore consisteva in un semplice raggio di schiuma, che viene osservato da una telecamera già installata sul robot e che funge anche da morbido paraurti.

Lo stesso concetto si applica anche ai sensori tattili che ora fissiamo alle dita delle pinze", spiega Dr. Clemens Schuwerk, Ingegneria di Controllo, Marketing e Vendite presso Rovi Robot Vision. “In seguito abbiamo ampliato il concetto di utilizzare una telecamera esterna per combinarla con elementi passivi per costruire altri sensori per robot, vale a dire sensori di forza-coppia e Sensori angolari. "Tutti e tre i concetti di sensore sono brevettati o in attesa di brevetto.

dott Nicola Alt e il dott Clemens Schuwerk si è conosciuto mentre stavano facendo il dottorato presso la stessa cattedra e si è ritrovato con il terzo del gruppo, M. Sc. Stefan Lochbrunner ha presto unito le forze per sviluppare e commercializzare ulteriormente la nuova tecnologia e creare un'azienda. Dal progetto di ricerca è emerso un progetto spin-off nel 2016. Il progetto è attualmente finanziato da EXIST Forschungstransfer, un programma di finanziamento del Ministero federale dell'economia e dell'energia specifico per le start-up high-tech del Ricerca.

Principio della tecnologia del software del sensore

Il software del sensore sostituisce complessi sistemi di sensori basati su hardware e consente ai robot di fare proprio questo sentire attraverso il vedere. L'innovazione tecnica include la misurazione affidabile di posizioni articolari, posizioni, forze di presa, profili di contatto e altre informazioni di contatto tattili o tattili utilizzando l'elaborazione delle immagini e una telecamera montata esternamente attorno al braccio o sulla pinza.

Pinze per robot, EOAT, kit di pinze per cobot e robot industriali

Questo nuovo concetto di sensore può essere spiegare chiaramente con un'analogia con gli esseri umani: Ad occhi chiusi una persona può solo posizionare il braccio in modo impreciso, poiché la nostra percezione della posizione dei nostri arti e delle loro posizioni articolari è imprecisa. Classico Robot industriali Sebbene di solito funzionino "alla cieca", a differenza degli esseri umani, utilizzano sensori altamente precisi insieme a una struttura rigida per ottenere comunque un posizionamento altamente preciso dell'effettore finale.

Gli esseri umani, d'altra parte, usano anche il percezione visiva e quindi elaborazione multimodale delle informazioni per consentire la manipolazione precisa degli oggetti. In modo simile, con la tecnologia dei sensori basata su software di Rovi, le posizioni articolari diventano una Braccio roboticoLe posizioni e le forze di presa vengono registrate tramite una telecamera economica, consentendo così un'interazione precisa e autonoma del robot con gli oggetti.

Il software calcola il posizioni congiunte uno braccio robotico nello spazio tridimensionale utilizzando algoritmi di analisi delle immagini. I sensori di forza-coppia e i sensori tattili sono sostituiti da semplici elementi flessibili passivi come la schiuma economica. Le forze di contatto portano a deformazioni caratteristiche di questi elementi. Il software misura anche questa deformazione con l'aiuto di metodi di analisi dell'immagine e calcola le forze e i momenti presenti utilizzando un modello materiale. Il software del sensore può essere applicato a sistemi robotici completi, bracci robotici, pinze o piattaforme robotizzate mobili e consente il controllo intelligente di questi sistemi.

Il software Rovi sostituisce un gran numero di sensori nei sistemi robotici, che, tra l'altro, il Cablaggiosforzo ridotto. Inoltre, consente la realizzazione di robot sensibili e allo stesso tempo economici. Perché queste telecamere industriali sono estremamente convenienti e potenti grazie alla loro enorme distribuzione. Allo stesso tempo, sono indispensabili per rilevare l'ambiente sui robot e sono quindi già presenti su molti robot.

Ingranaggi armonici per robot industriali, cobot e movimentazione

Dall'attuale configurazione del robot tramite esterno fotocamere e software è misurato Elementi di fissaggio non necessariamente essere costruiti il ​​più rigidamente possibile e fabbricati con alta precisione. Invece, è possibile utilizzare elementi e materiali conformi e processi di produzione più semplici con minore precisione. Ciò consente di risparmiare sui costi ed evita complessi sistemi di protezione. Con gli elementi flessibili, invece, la posizione del braccio non può più essere calcolata con il metodo convenzionale utilizzando le posizioni di giunzione e il modello di robot rigido. Una telecamera esterna collegata al software Rovi, invece, consente comunque di calcolare con precisione la posizione del braccio e dell'effettore finale, poiché anche le deformazioni vengono registrate dalla telecamera.

anche su pinze industriali le fotocamere diventeranno sempre di più lo standard in futuro. In molti casi, queste telecamere possono essere utilizzate per i sensori basati su software descritti, poiché funzionano insieme a qualsiasi telecamera.

Caratteristiche rispetto alla robotica tradizionale

Bracci robotici industriali con punti sensori hardware convenzionali precisioni assolute molto elevate di <0,1 mm e velocità del giunto elevate perché sono stati appositamente progettati per questo. I sensori hardware possono fornire frequenze di campionamento di >1 kHz qui. "Non è l'obiettivo della nostra tecnologia competere con questi valori", afferma il dott. calzature.

“Una misura rilevante per i robot in ambienti sconosciuti e mutevoli è il precisione relativa tra robot e target. E qui vediamo il nostro terreno. Proprio come qualsiasi braccio industriale integrato con una fotocamera, siamo limitati dalla stima della posizione dell'oggetto target basata sulla fotocamera. Nelle configurazioni tipiche con fotocamere semplici otteniamo circa 1 mm. Le fotocamere Ultra HD consentono <0,3 mm. Puntiamo a una velocità di <45°/s", spiega Clemens Schuwerk. Questa è una scelta sicura per i robot "fuori dalla gabbia" ed è utilizzata anche da molti robot esistenti.

La precisione del tattile e sensori di forza-coppia dipende fortemente dall'impostazione della fotocamera (distanza, risoluzione). In casi tipici, si ottiene una precisione inferiore al 5%, paragonabile alla precisione dei sensori hardware di fascia media.

Pinza intelligente con telecamera integrata

Per la sistema di presa intelligente con un sistema di telecamere stereo integrato e sensori basati su telecamera, è stata utilizzata la pinza a due griffe MPLM1630HAN di Gimatic. Da un lato, si adatta bene alle applicazioni della dimensione attuale per il prelievo di piccole parti. "Soprattutto, non siamo riusciti a trovare sul mercato una pinza alternativa che ci permettesse di controllare direttamente il motore", ricorda il giovane imprenditore. Questa interfaccia è importante affinché i dati dei sensori del software possano essere utilizzati per controllare e monitorare in modo intelligente il processo di presa.

La pinza Gimatic consente il passaggio aprire l'interfaccia al motore lo sviluppo facile e veloce di un prototipo. "Anche se qui utilizziamo hardware di alta qualità, testato/collaudato, possiamo concentrarci sul nostro argomento principale del software", afferma il dott. Schuwerk e oltre: "Per le giovani startup come noi, è particolarmente importante utilizzare le limitate risorse a nostra disposizione in modo efficiente. In questo modo, otteniamo ancora rapidamente un prodotto come cliente pilota e possiamo svilupparlo ulteriormente con il feedback acquisito".

Sfide nello sviluppo

“Costruire un robot è generalmente una sfida per padroneggiare le varie discipline come la meccanica, l'elettronica, i controlli, il software e la visione artificiale in un piccolo team. Abbiamo anche dovuto evitare progetti di sviluppo separati per ciascuna disciplina", afferma il dott. Clemens Schuwerk. Tuttavia, la competenza principale di Rovi risiede nell'area del software e quindi i giovani imprenditori hanno voluto l'hardware utilizzare i componenti esistenti.

Robot di programmazione | software e controlli

"C'è una disponibilità molto limitata di hardware aperto e/o modulare per la robotica, il che ha reso difficile la costruzione di un sistema demo", afferma il dott. calzature. “Proprio per questo motivo abbiamo scelto la pinza di Gimatic, perché sul mercato non esiste un'altra interfaccia 'aperta' con il motore. Stiamo ancora cercando altri partner per alcuni sottosistemi come Giunti robotici e ingranaggi. Dopotutto, il software deve essere sviluppato continuamente e l'obiettivo principale è lavorare a stretto contatto con clienti e partner.

Per aprire nuovi campi di applicazione

tradizionale Robot industriali come quelli utilizzati per la movimentazione dei materiali, l'assemblaggio o nella logistica sono oggi per lo più specialisti preprogrammati su misura per applicazioni specifiche. Di solito svolgono il loro lavoro in modo affidabile 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana.

“Con la nostra tecnologia, non puntiamo alle tradizionali applicazioni della tecnologia di automazione in cui sono richiesti tempi di ciclo molto brevi per compiti ben definiti o preprogrammati. Il nostro software del sensore lo rende possibile nuovi bracci robotici e pinzeche agiscono in modo sensibile e autonomo, ma sono tecnicamente molto semplificati e possono quindi essere prodotti molto a buon mercato", spiega il co-fondatore della visione per l'uso.

L'avvio consente quindi l'utilizzo di robot in mercati completamente nuovi e applicazioni che non sarebbero economicamente fattibili con le tecnologie odierne. Esempi applicativi possono essere trovati in tutti i settori dell'industria, ma preferibilmente dove è richiesta una manipolazione flessibile e sicura degli oggetti, come nella logistica, Agricoltura, industria alimentare o in aree in cui i robot devono adattarsi a un mix di prodotti in rapida evoluzione. A medio termine, i ricercatori vedono applicazioni per la tecnologia, ma anche per applicazioni domestiche, dove generalmente c'è un'enorme pressione sui prezzi.

I primi successi e uno sguardo al futuro

Per la prima volta, il software del sensore basato sulla fotocamera per a braccio robot da tavolo su Hannover Messe presentato nel 2018. La risposta dei visitatori allo stand è stata molto positiva. “Siamo stati in grado di parlare con alcuni decisori chiave del settore e di mostrare il nostro prodotto. Allo stesso tempo, siamo stati in grado di parlare con un gran numero di utenti provenienti da un'ampia varietà di settori. Ciò ha portato a possibilità applicative completamente nuove per la nostra soluzione di sensori, che non avevamo nemmeno considerato prima", riassume il dott. calzature. A proposito, a giugno Rovi sarà al Automatica essere rappresentato a Monaco di Baviera.

Da giovane startup, i tre ricercatori perseguono l'obiettivo primario di utilizzare la tecnologia per i clienti pilota. Sono là alla ricerca di imprenditori visionari, i cui processi possono migliorare e automatizzare con sistemi robotici intelligenti ed economici. A lungo termine, si considerano fornitori di questo software di sensori, che concedono in licenza ai produttori di sistemi robotici e integratori.

Conferenza del dott. Clemente Schuwerk

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