KI-gestützte Roboterlösungen für eine neue Evolutionsstufe der Automation
Mit KI zu Next-Level-Cobots
Automatisierte Fertigungsprozesse gehören heutzutage in vielen Industriebereichen zum Goldstandard. Kollaborative auf KI gestützte Roboterlösungen sollen aber schon bald eine neue Evolutionsstufe der Automation einläuten. Die Technik dafür steht bereits in den Startlöchern.
Der erste drehmoment-gesteuerte Roboterarm von Agile Robots verfügt über smarte Software und ermöglicht eine sichere Mensch/Roboter-Kollaboration (Bild: Agile Robots AG)
Keine Frage: Bei Cobots handelt es sich noch um eine recht junge Entwicklung. Diese nimmt aber seit Jahren stetig an Fahrt auf. Die Ergebnisse sind mehr als vielversprechend. Denn die Vorteile von kollaborativen und KI-gestützten Roboterlösungen im Vergleich zu den klassischen, schweren Produktionsrobotern in automatisierten Fertigungsprozessen liegen auf der Hand. Sie sind kleiner, einfacher in bestehende Produktionsanlagen integrierbar und relativ preiswert. Die Vision von Mensch und Roboter, die Hand in Hand arbeiten, ist bereits Realität und sicher bald der neue Goldstandard.
„Marktreife kollaborative auf KI-gestützte Roboterlösungen werden noch in diesem Jahr erscheinen – dank ausgereifter Algorithmen und moderner Sensorentechnik.“
Dr. Zhaopeng Chen, Agile Robots (Bild: Agile Robots AG)
Dem Mensch das Gehirn, dem Cobot die KI
Input jeglicher Art, der auf den Menschen einprasselt, verarbeitet das Gehirn. Es sortiert aus und ordnet das Wahrgenommene in Kategorien ein – vereinfacht dargestellt. Die KI in künftigen Cobots macht das Gleiche. Die Grundlage dafür bilden neuronale Netze. Sie sind der Struktur des menschlichen Gehirns nachempfunden und lernen, sich selbstständig weiterzuentwickeln – zum Beispiel nach Trainingsphasen oder während der eigentlichen Anwendungsphase. Machine-Learning-Algorithmen ermöglichen dieses autonome Lernen.
Essenziell für einen schnellen Lernprozess der KI ist die Verfügbarkeit von vielen Daten. Während sich der Mensch heutzutage von der Flut an Input erschlagen fühlt, benötigt die KI so viel, wie möglich. Mehr ist in diesem Fall immer besser. Denn die KI strukturiert die Flut an Daten, ordnet sie in wiederkehrende Muster ein und wandelt sie in handlungsrelevante Informationen um. Die Daten dienen dem Roboter dann als Entscheidungsgrundlage für weitere auszuführende Aktionen. Darauf folgt schließlich die Interaktion der Cobots mit ihrer Umwelt und damit auch den Menschen.
KI macht Cobots kollaborativ
Cobots sind in manchen Industriebranchen bereits angekommen – zum Beispiel in der Produktion von Elektronikgeräten oder in der Automobilindustrie. Bis dato verrichten sie dort aber einfache Arbeiten, z.B. Pick&Place-Aufgaben. Sie übernehmen monotone, ermüdende oder gar gefährliche Arbeiten. Der Mensch kann sich auf ungefährliche bzw. anspruchsvolle Tätigkeiten konzentrieren. Die Kosten für Cobots, die bereits auf dem Markt erhältlich sind starten übrigens bei einem Stückpreis von aktuell ungefähr 20.000 Euro und sind auch in der Wartung relativ günstig. Durchschnittlich kann sich eine Investition bereits nach wenigen Jahren auszahlen.
Dass Cobots bis dato eher nur einfache Aufgaben übernehmen, liegt schlicht an der noch nicht ausgereiften KI. Die aktuelle Generation von Cobots muss nämlich für jede neue Aufgabe neu programmiert werden. Ideal wäre es, wenn Cobots sich frei bewegten, mit der Zeit selbstständig lernten und Aufgaben autonom übernähmen. Sie verrichteten also komplexere Arbeiten. Dieses Ideal ist aber bereits in greifbarer Nähe. Marktreife kollaborative auf KI-gestützte Roboterlösungen werden noch in diesem Jahr erscheinen – dank ausgereifter Algorithmen und moderner Sensorentechnik.
Kombination aus KI und Sensorik
Damit Cobots selbstständig in ihrer Umwelt agieren und reagieren, benötigen sie neben einer ausgereiften KI verschiedene Sensoren. Eine wichtige Rolle spielen dabei Kraft/Momenten-Sensoren. Diese messen in wenigen Millisekunden und präzise unterschiedliche Kräfte – z.B. beim Greifen des Cobot-Arms nach einem Elektronikbauteil. Cobots erlernen so gesehen das Fühlen und Ertasten. Das ermöglicht nicht nur den Umgang mit empfindlichen Bauteilen. Die Kraft/Momenten-Sensoren sind auch die Grundlage für eine sichere Mensch/Roboter-Kollaboration. Ein konkretes Beispiel für die Feinfühligkeit von solchen Cobots: Sie können problemlos ein Ei greifen, ohne es zu beschädigen.
Ebenso essenziell ist das Sehen. Dafür verantwortlich sind natürlich auch Sensoren – unter anderem in Form von Kameras: Moderne Roboterlösungen können dadurch autonom durch Industriehallen navigieren – ohne Kollision mit festen oder spontan auftretenden Hindernissen. Externe Sensoren ermöglichen zudem eine erhöhte Leistungsfähigkeit. Der Grund: Die KI greift auf die Daten interner sowie externer Sensoren zurück und erarbeitet dadurch eine noch präzisere sowie bessere Handlungsempfehlung.
Übrigens: Eine Sprachsteuerung für Cobots befindet sich bereits in erfolgsversprechenden Testphasen und wird in den kommenden Jahren relevanter werden. Das heißt übrigens nicht, dass alte Cobots immer durch neue ersetzt werden müssen. Ein Update der Software reicht meistens aus. Insgeheim sind auch ältere Roboter KI-ready. Via Software-Upgrade können auch diese intelligenter gemacht werden. Dies spart natürlich auch Kosten im Vergleich zu einer Neuanschaffung von Hardware und Software.
