Autonomní uchopování

Průmyslové uchopování prochází zásadními změnami. Zatímco doposud bylo nutné ručně definovat pozice uchopení a vkládání obrobků, jejich tvar a odpovídající uchopovací parametry, upínací systémy budoucnosti dokážou zajistit širokou škálu upínacích procesů samy. Specialisté na uchopovací systémy ve firmě Schunk představují první řešení.

Společnost Schunk propojuje mechanické uchopování s logickým: pětiprstá ruka Schunk SVH 5 (obr. 1) dokáže díky umělé inteligenci identifikovat jakýkoliv předmět v libovolné pozici a autonomně vyvinout a použít vhodné uchopovací strategie.

Strategie Plug & Work bude hrát v chytrých továrnách budoucnosti rozhodující roli. Co se již podařilo úspěšně aplikovat v oblasti mechaniky, bude možné v budoucnu použít i k řízení procesu uchopení. Specia­listé na uchopování v oddělení Smart Labs firmy Schunk vyvíjejí takové postupy, při kterých dokážou roboty a další manipulační systémy vykonávat procesy uchopování autonomně nebo poloautonomně. Namísto zdlouhavého definování pozic, rychlostí a uchopovacích sil budou v budoucnosti inteligentní uchopovací systémy detekovat cílové předměty kamerou podle záznamů dat a algoritmů a samy plánovat způsoby uchopování. Vývojové oddělení firmy Schunk navíc pracuje na algoritmech, které klasifikují různé tvary a uspořádání a následně vytvoří optimální uchopovací strategie. Celkovou vizí je vývoj systému strojového učení založeného na třívrstvé architektuře, která bude obsahovat řízení pohybu, řízení úchopu a doplňkové služby. Plánem je, aby i přes komplexní vnitřní strukturu sestava umožnila uživateli co nejpohodlnější ovládání.

Chapadla vykonávají proces uchopování i plánování trasy

Firma Schunk již na různých pilotních projektech ve vlastní továrně předvedla, jak toho lze úspěšně dosáhnout. Například v aplikaci Smart Gripping (obr. 2) se rozdílné komponenty rozlišují chapadlem. Chapadlo jako „šmátrající ruka“ rozpoznává tvar a složení částí, aby je mohlo uchopit a přemístit. V druhé aplikaci se nahodile uspořádané díly identifikují kamerou, autonomně vyjmou z přepravní klece a vloží do obráběcího stroje. Systém navíc předá informace o uchopené součásti následující stanici, aby byl např. inteligentní upínač schopen automaticky přizpůsobit svůj zdvih a uchopovací sílu. Podle firmy Schunk nebudou v budoucnu chapadla pouze uchopovat, ale v interakci s 2D a 3D kamerami zvládnou i veškeré plánování uchopování a dokážou komunikovat s předchozími i následujícími komponentami.

Empirická data jsou základem učení

Dalším příkladem využití stroje, který se učí postupy klasifikace obrobku a procesu uchopování, jsou náhodně rozmístěné kostky stavebnice Lego, které jsou podávány robotu v nahodilém uspořádání na pracovní ploše. Úkolem robotu je uchopit a přepravit jednotlivé kostičky. Po pouhých několika zkušebních pokusech dokáže systém rozpoznat, jak manipulovat s celou škálou kostiček. Chapadlo optimalizuje uchopení a manipulaci s dílem podle empirických hodnot. Kamera, která zachytí obraz, přímo spolupracuje s chapadlem, a dovede robot na místo určení. Po několika málo opakováních je systém schopen jednat autonomně.

Sdílení naučených poznatků

Velkou výhodou těchto chapadel je jejich schopnost sdílet naučené poznatky a předávat je dalším uchopovacím systémům pro podobné aplikace, a to nejen v jedné výrobní lince, ale např. s využitím cloudu i vzdáleným uchopovačům. Jestliže je díl již znám, automaticky se inicializuje odpovídající optimální uchopení. Není-li díl znám, bude při procesu detekován a určen kamerovým systémem a po vyhodnocení se rozhodne o nejlepším způsobu uchopení. Naučené poznatky se vrátí do cloudového systému, který se tak rozšíří o odpovídající záznam již vyzkoušené uchopovací strategie. 

(SCHUNK Intec s. r. o.)

Obr. 1. Pětiprstá ruka Schunk SVH 5 pro autonomní uchopování

Obr. 2. Se systémem Smart Gripping dokážou chytrá chapadla Schunk měřit, identifikovat a monitorovat uchopené díly stejně jako probíhající výrobní proces