Human Touch für Roboter

Der Zuwachs von Robotersystemen, insbesondere in Bereichen wie Industrieroboter, Cobots und AMR, hat in den letzten drei Jahren ein starkes Wachstum verzeichnet. Dieser Trend wird weiter vorangetrieben, denn die Nachfrage nach Automatisierung steigt, Effizienzsteigerungen sind notwendig und künstliche Intelligenz wird zunehmend in Produktionsprozesse integriert. Es gilt die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland und Europa gegen die asiatische, vornehmlich chinesische Konkurrenz weiter zu verbessern und in naher Zukunft zu übertreffen. Besonderes Augenmerk legen der Verband VDMA und die Politik auf die Robotik und ihre Innovationspotenziale. Darüber hinaus haben sich sowohl die Vielfalt der Anwendungsfelder für Robotik als auch deren Steuerungstechnik in den letzten drei Jahren massiv verändert. Dieser Wandel erfordert moderne und mobile Robotercontroller, die einerseits robust sind und sich leicht anbinden lassen. Anderseits sind zahlreiche Bedienfunktionen und -elemente notwendig, um die Roboter leicht zu steuern und anzulernen.

Präzise und effiziente Controller

Damit komplexe Roboteroperationen in industriellen Produktionen gesteuert werden können, zeichnen sich moderne Roboter-Controller wie die GCS-Serie von TL Electronic durch zahlreiche Kernmerkmale aus. Das Unternehmen der Winmate-Gruppe stellt kompakte und mobile Ground Control Stations (GCS) mit Displaydiagonalen von 5 bis 15,6″ her. Der robuste Handheld-Controller G101TG z.B. arbeitet mit dem Tiger-Lake-Core-i5-1135G7-Prozessor von Intel mit einer konfigurierbaren TDP-up-Frequenz von 2,4GHz (TDP = Thermal Design Power = Verlustleistung). Die Taktrate wird im Turbo-Boost bis auf 4,2GHz erhöht. Zudem besitzt der Prozessor eine integrierte Grafikeinheit mit Clear-Video-HD-Technik für verbesserte Videowiedergabe sowie schärfere Bilder. Unterstützt wird die CPU mit 8 bis 32GB SDRAM sowie einer SSD-Festplatten mit wahlweise Speicherkapazitäten von 128GB bis 2TB.

Der Rugged-Robotic-Controller G101TG widersteht auch extremen Bedingungen wie Temperatur, Staub, Feuchtigkeit oder Vibrationen. Im Betriebstemperaturbereich von -10 bis +50°C erbringt die Steuerung gleichbleibend zuverlässige Leistungen. Sie hält Schock, Vibrationen und Stürzen aus 1,2m stand, die nach dem Standard MIL-STD-810H Methode 516.6 gemessen wurden. Darüber hinaus verfügt die Steuereinheit über die Schutzart IP65.

Die reflexionsarmen, projiziert-kapazitiven Multi-Touch-Displays des G101TG mit einer Diagonalen von 10,1″ (rund 26cm) sowie einer Helligkeit von 800cd/m² lassen sich auch bei extremer Licht- bzw. Sonneneinstrahlung gut ablesen und selbst mit Handschuhen bedienen. Auf Wunsch werden sogar Bildschirme mit einer Leuchtdichte von 1.750cd/m² geliefert.

Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass das menschliche Sichtfeld eher einem Breitbildformat ähnelt. Die hohe Auflösung von 1.920×1.200 Pixeln und das anwenderfreundliche 16:10-Seitenverhältnis des G101TG-Controllers verbessern die Bedienung und erhöhen so gleichzeitig die Präzision und Sicherheit bei der Steuerung der Roboter.

Echtzeitverarbeitung stets gesichert

Robotersteuerungen müssen große Datenmengen in Echtzeit verarbeiten, damit sie genaue und schnelle Reaktionen liefern können. Eine hohe Latenz, also die Zeit, die ein Befehl vom Controller zum Roboter und wieder zurück benötigt, kann die Entscheidungsfindung verzögern und die Ausführung beeinträchtigen. Solche Verzögerungen reduzieren nicht nur die Effizienz der Roboteroperationen, sondern riskieren die Sicherheit für Mensch und Anlage, z.B. wenn Robotersysteme vom Menschen im No-Code-Teaching gesteuert werden. Es muss also eine geringe Latenz erreicht und gleichzeitig eine hohe Verarbeitungsleistung aufrechterhalten werden, was eine zentrale Herausforderung bei Robotersystemen darstellt.

Der Roboter-Controller G101TG bietet eine solch geringe Latenz in Kombination mit der starken CPU-Rechenleistung und einem integrierten Video-Software-Decoder für hochauflösende Echtzeit-Videowiedergabe. Damit werden Videodaten, z.B. von Teleoperationskameras, die in der Robotersteuerung oder Überwachung verwendet werden, dekodiert und verarbeitet. Der SW-Decoder arbeitet anders als ein Hardware-Decoder, der dedizierte Chips oder spezialisierte Hardware zur Dekodierung von Videodaten nutzt. Dabei decodiert die Software komprimierte Video-Stream-Formate wie H.264, H.265 oder MJPEG in Rohdaten auf die CPU des Controllers.

Das Extra ist wichtig, denn: Viele Roboter, insbesondere in der Fertigung oder im autonomen Betrieb, verfügen über eingebaute Kameras für Computer Vision zur Umgebungs- und Objekterkennung, Navigation oder Qualitätsprüfung. Durch den softwarebasierten Decoder werden diese Bilddaten im Controller in Echtzeit verarbeitet und man kann besser und schneller Entscheidungen treffen. Da es sich um eine softwarebasierte Lösung handelt, lässt sich der Software-Decoder leicht durch Updates oder Konfigurationen an neue Videoformate anpassen und ist so flexibler als bei Hardware-Decodern. Im G101TG-System selbst ist eine 2MP-Kamera frontseitig integriert.

Zahlreiche Schnittstellen

Über zahlreiche Schnittstellen lässt sich die GCS-Serie von TL Electronic leicht in den Produktionsprozess integrieren und der Bediener kann mit dem Roboter kommunizieren. Dafür stehen zwei Micro-HDMI-Interfaces, eine USB-2.0-Schnittstelle, ein M8-LAN-Stecker für Fast Ethernet mit 10/100MBps bis maximal 250MBps sowie ein Micro-SD-Karten-Slot zur Verfügung. Maximale Performance und Datenaustausch in Echtzeit gewährleisten darüber hinaus die kabellosen Kommunikationsmöglichkeiten per WLAN nach IEEE802.11A im Frequenzband 2,4GHz bzw. 5GHz, Bluetooth 5.0 sowie auf Wunsch über verschiedene Telekommunikationsnetze der vierten und fünften Generation (4G/5G LTE). Darüber hinaus kann man durch das integrierte GPS-Modul z.B. einfach den Standort feststellen.