Einsatz fortschrittlicher KI in der Produktion: Hanwha Techwin hilft Robotern beim „Sehen“

Was lange Zeit wie Stoff aus Science-Fiction-Filmen klang, ist heute längst Realität: Roboter sind ein selbstverständlicher Bestandteil vieler Fertigungsstraßen. Sie montieren, kommissionieren, verpacken und suchen in den Lagerhallen nach zu liefernden Artikeln. Längst sind sie für Unternehmen unverzichtbar und arbeiten Hand in Hand mit ihren menschlichen Kollegen. Nun bietet die Videotechnologie ihnen zusätzlich „Sehkraft“, um noch effizienter zu arbeiten.

 

Positive Effekte der „Cobots“

Die meisten der bisher in der Fertigung eingesetzten Robotertechnologien werden als „Cobots“ bezeichnet. Dabei handelt es sich um kollaborative Roboter, die eine Interaktion zwischen Mensch und Roboter benötigen, um effektiv arbeiten zu können. Sie können dort anpacken, wo Menschen es nicht können, und beispielsweise sehr schwere Gegenstände heben und montieren. Gleichzeitig tragen sie zu einer verbesserten Sicherheit und Effizienz von Fließbändern bei. Studien haben gezeigt, dass Mensch-Roboter-Teams 85 % produktiver sind als Mensch oder Roboter alleine. Außerdem sind Mitarbeiter zufriedener, die sich die Arbeit mit einem Cobot-Partner teilen. 77 % der Arbeitnehmer geben an, dass sie gerne mit Robotern zusammenarbeiten würden, wenn dies manuelle Prozesse reduziere.

 

Hanwha cobots

Großes Potenzial

Das Potenzial der Roboter kann durch Fortschritte im Bereich des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz (KI) noch gesteigert werden. „AI-Vision“ ist ein Aspekt von „Computer Vision“ und hilft Robotern (und Cobots), ihre Umgebung sowie ihre menschlichen Kollegen besser zu „verstehen“. Möglich macht dies eine Sehfunktion in 2D oder 3D. Mit 3D-Vision können Roboter ein Objekt in allen drei Dimensionen (Größe, Form und Ausrichtung) und in der Tiefe erkennen. So sind sie in der Lage, die Umgebung und alles, was sie berühren, mit einer sehr hohen Genauigkeit zu erkennen.

Diese Entwicklung wird sich massiv  auf die Industrie auswirken. Der Markt für industrielle Bildverarbeitung wächst rasant. Prognosen zufolge wird er bis 2025 weltweit ein Volumen von 2,4 Milliarden US-Dollar erreichen, gegenüber 1,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020. Es ist anzunehmen, dass in diesem Zeitraum auch der Einsatz von Cobots deutlich zunehmen wird.

 

Weitere Einsatzmöglichkeiten

In der Vergangenheit dienten Cobots im Wesentlichen als starke und effiziente zusätzliche Hände eines menschlichen Bedieners. Dank der maschinellen Bildverarbeitung entwickeln sie nun ein Verständnis der Situation, das ihre Beweglichkeit und Geschicklichkeit ergänzt. Dies befähigt sie zu anspruchsvolleren Tätigkeiten wie beispielsweise dem Entnehmen und Verpacken zerbrechlicher oder schwer zu haltender Gegenstände. Mit Hilfe von Videobildern können sich Cobots orientieren und je nach Positionierung des Objekts verschiedene Aktionen ausführen. So könnten sie auch für die Qualitätskontrolle programmiert werden.

Darüber hinaus können Cobots dank AI-Vision in weniger strukturierten Umgebungen arbeiten. Aufgrund des neuen Situationsbewusstseins können sie zum Beispiel in landwirtschaftlichen und lebensmittelverarbeitenden Betrieben effektiv eingesetzt werden, wo nicht alle Produkte auf einem Förderband die gleiche Größe und Struktur aufweisen. Cobots sind auch in der Lage, mit ganz zufälligen Teilen umzugehen, die etwa auf einem Band fahren oder in einem Regal mit Autoteilen liegen.

 

Verbesserte Sicherheit

Durch Cobots mit AI-Vision wird das Arbeiten sicherer. Sie erkennen automatisch, wenn sie sich in der Nähe eines menschlichen Kollegen befinden. Entsprechend individuell definierter Abstandsparameter können sie so ihre Geschwindigkeit anpassen oder ganz anhalten. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit eines roboterbedingten Unfalls und sorgt für Akzeptanz bei den menschlichen Kollegen. Hanwha Techwin arbeitet hier eng mit der Robotiksparte der Hanwha Corporation zusammen, um deren Produkte mit Deep Learning und AI-Vision auszustatten.

Die HCR Advanced-Roboter von Hanwha können beispielsweise mit einem „Robot Monitoring Service“ konfiguriert werden, der mit Hilfe der Kameratechnologie von Hanwha Techwin den unmittelbaren Arbeitsbereich überwacht und bei drohender Gefahr Warnsignale ausgibt.

Weitere videobasierte Lösungen für Hanwha-Roboter sind „Robot AI 3D Vision“, das eine 3D-Kamera beinhaltet, so dass der Roboter seine Umgebung scannen und Deep-Learning-Technologie zur Optimierung seiner Bewegungen nutzen kann. Die Funktion „Robot Visual Safety“ verfolgt den Standort der menschlichen Bediener, mit denen der Roboter seinen Raum teilt, um Unfälle zu vermeiden. Sollte jemand in den „gelben Bereich“ des Roboters treten, verlangsamt dieser automatisch seine Bewegungen, um das Risiko eines Zusammenstoßes zu verringern. Tritt ein Mensch in den „roten Bereich“ des Roboters, stoppt dieser vollständig.

Hanwha cobots

Optimierte Leistung

Gleichzeitig kann AI-Vision mit Hilfe von Kameras, die in einer Produktionsanlage angebracht sind, die Leistung der Cobots selbst überwachen. Auch hier bietet die Hanwha Corporation innovative Lösungen, indem sie das Know-how von Hanwha Techwin im Bereich der Videotechnologie nutzt. Das KI-System kann die Betreiber so aktiv vor potenziellen Problemen warnen, z. B. vor dem drohenden Ausfall eines Cobots. Auch wenn ein Roboter tatsächlich ausgefallen ist, kann das KI-System dies unmittelbar erkennen und die Verantwortlichen informieren. Es könnte auch der für die Wartung zuständigen Abteilung mitteilen, wenn ein bestimmter Roboter gewartet werden muss. Anhand von visuellen Daten aus dem Werksbereich kann das Aufsichtspersonal zudem erkennen, wie gut die Cobots arbeiten und so Informationen für die künftige Anlagenplanung erhalten.

Autonome mobile Roboter, die sich in einer Fabrikhalle bewegen, können visuelle Daten nutzen, um die Wegeführung eines Lagers zu lernen. So können sie in Echtzeit sicher um Hindernisse navigieren und den effizientesten Weg durch ein Gebäude finden. Dies erspart dem Menschen zeitraubende und mühsame manuelle Transporte.

 

Permanente Verbesserung

Des Weiteren können die Daten von Kameras, die innerhalb eines Roboters sowie in seinem Umfeld angebracht sind, mit Deep Learning kombiniert werden, um so seine Bewegungen zu optimieren. Ein Cobot kann auf Grundlage der visuellen Daten automatisch beurteilen, wie gut er ein Objekt zusammengesetzt oder verpackt hat. Er kann dann verschiedene Kombinationen oder Bewegungen ausprobieren, bis er diejenige findet, die die besten Ergebnisse in der effizientesten Zeit erzielt.

 

Beginn einer digitalen Evolution

Die Digitalisierung der Produktion findet bereits heute in großem Umfang statt. „Industrie 4.0“ basiert auf AI-Vision und Deep Learning, Internet der Dinge (IoT), Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M), 5G, Cloud-Technologie und vielen weiteren technischen Entwicklungen. All diese Faktoren werden Lagerhäuser und Produktionsstätten letztlich intelligenter machen. Das schafft eine sicherere und produktivere Zusammenarbeit zwischen Robotern und Menschen.

Probleme in der Produktion können zudem der Vergangenheit angehören, da die Wartung vorausschauender und der Versand intelligenter werden, während die Sicherheit am Arbeitsplatz durch fortschrittliche Videoanalyse von Hanwha Techwin gewährleistet wird.