Micropsi Industries MIRAI: Flexibilität in der Produktion - dank KI erfolgreich automatisieren

Ein MIRAI-gesteuerter Roboter lässt sich von Menschenhand per Demonstration trainieren. Das Training für eine Anwendung gelingt in wenigen Stunden.

Roboter sind theoretische Alleskönner. In der Produktion können sie eine Vielzahl von Tätigkeiten übernehmen und fehlerfrei ausführen – sofern sie vom Menschen dafür programmiert wurden. Müssen Produktions-Layouts binnen kürzester Zeit auf das gewünschte Produkt angepasst werden oder treten Varianzen etwa in Form von anders platzierten Werkstücken auf, wird die theoretisch perfekte Anlage hinfällig, weil der Roboter verwirrt ist. Fehlerfreie Prozesse können sie ohne fremdes Zutun dauerhaft nicht gewährleisten. Unternehmer, die automatisieren wollen, treffen also auf Hardware-Hürden, die oft mit fehlendem internen Know-how – beispielsweise einem Mangel an geschultem Personal – einhergehen. Unterstützung in Form eines Systemintegrators lässt sich zwar extern einholen, ist jedoch äußerst kostspielig und schreckt von möglichen Automatisierungsvorhaben ab.

Auch bei wechselnden Lichtverhältnissen kann der MIRAI-getriebene Roboterarm die Position eines Metallrings erfassen und diesen greifen.

Erfolgreich automatisieren durch mehr Flexibilität

Hier kommt Künstliche Intelligenz (KI) ins Spiel. So sind Roboter, die mit einer KI-Steuerung wie MIRAI ausgestattet sind, in der Lage, selbstständig und in Echtzeit mit Varianzen umzugehen. Mitarbeitende können die KI für neue Anforderungen in wenigen Stunden selbst durch Demonstration trainieren und anpassen – ohne KI-Vorkenntnisse. Durch Machine Learning lernt der Roboter den Umgang auch mit unbekannten Situationen.

So werden Aufgabengebiete automatisierbar, die zuvor ausschließlich manuell von Menschen erledigt werden konnten, da das Automatisierungsvorhaben zu teuer oder zu komplex war. Auch kleine und mittlere Unternehmen profitieren davon, weil die Anforderungen an die Technologie universell sind: Eine solche KI kann mühelos verschiedene Fähigkeiten lernen und in Echtzeit wieder abrufen. Anwender sollten dabei beachten, dass KI-Steuerungen meist für die ersten und letzten entscheidenden Zentimeter eines Fertigungsschrittes eingesetzt werden. Den restlichen Pfad übernimmt das Roboterprogramm. Beispiele aus der Praxis zeigen, dass es möglich ist, Flexibilität und Präzision in Einklang zu bringen und so die Ideale der Industrie 4.0 im eigenen Betrieb zu verankern.

Anschließend platziert der Roboter, ein UR10e, den Metallring auf einem Förderband.

Der präzise Griff in die Kiste: Handling-System bei ZF

Die ersten und letzten Zentimeter präzise zu steuern – das war auch beim Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen gefragt. Die Herausforderung bestand darin, die Werkstückzufuhr einer großvolumigen Frässtation, in der Zahnräder produziert werden, zu automatisieren. Im Werkprozess werden Metallringe aus einer Kiste entnommen und auf ein Förderband gelegt, um später in die Produktion der Zahnräder einzufließen. Der Produktionsschritt ist sehr variantenreich, da sich sowohl die Ringe in der angelieferten Kiste verschieben und dadurch zufällig und unvorhersehbar angeordnet sind als auch Platzierung und Form der Gitterbox variieren kann. Wechselnde Lichtverhältnisse stellten eine zusätzliche Herausforderung dar.

Heute ist MIRAI bei ZF in einer automatisierten Werkstückaufnahme im Einsatz. Mit seiner eigenen Steuerung bringt der Roboter von Universal Robots sich über den Ringen in der Kiste in Position. Nun übernimmt das MIRAI-System die Kontrolle: Es bewegt den Roboter selbstständig zum nächsten Ring und bringt den Greifer in die korrekte dreidimensionale Greifposition. Nachdem diese Position erreicht ist, übernimmt das System des UR10e wieder, nimmt den Ring auf und bewegt ihn zum Ablegen auf das Förderband. Das komplette Einrichten des Roboters dauerte lediglich wenige Tage. So sorgt die KI heute bei ZF für dauerhaft stabile, schnelle Produktionsprozesse, die auf Varianzen reagieren. Die vorher unlösbare Aufgabe war somit schnell und kosteneffizient automatisierbar.

Maximilian Mutschler ist Vice President Sales bei Micropsi Industries.

Dichtheitsprüfung 4.0: Kältemittellecks automatisiert erkennen

Eine industrielle KI-Anwendung ist idealerweise nicht nur flexibel und rentabel, sondern auch menschenfreundlich – indem sie lästige Aufgaben übernimmt. Das sogenannte „Fridge-Sniffing“, das Kühlschrankschnüffeln, ist solch eine monotone, tendenziell fehleranfällige Tätigkeit. Bei dieser Anwendung suchen Kühlschrankhersteller mit handgeführten Sonden nach möglichen Kältemittellecks und prüfen dafür Kompressoren und Kupferrohrleitungen. Bleibt ein Leck unentdeckt, können gesundheits- und umweltschädliche Stoffe austreten, weshalb die Prüfung sicherheitskritisch ist. Doch sie gestaltet sich durchaus schwierig: Um sicherzustellen, dass die Rohre dicht sind, bringt man eine Sonde bis auf einen Millimeter Abstand heran. Die Lötstellen können jedoch in ihrer Position variieren. Für Menschen eine mühselige Arbeit – MIRAI schafft zuverlässige Abhilfe. Die KI-Steuerung führt den Roboter dorthin, wo die Lötstelle liegt. So ist er in der Lage, die notwendige, ermüdende Aufgabe jederzeit wiederholgenau präzise auszuführen und für konstante Qualität zu sorgen.

Montageanwendungen zeit- und kostengünstig automatisieren

Auch Montageanwendungen können mit KI erstmalig automatisiert werden. So gibt es in der Montage Trolleys für das Material und die Vorprodukte haben Fertigungstoleranzen, die ein menschlicher Mitarbeiter nicht wahrnimmt, für Roboter aber ein unüberwindliches Hindernis darstellen. Es wäre recht teuer, die Materialzuführung so genau festzulegen, dass der Roboter damit zurechtkommt. Mit der KI-Option dagegen ist die Automatisierung von Montagetätigkeiten möglich. Die Kosten für Roboter, Werkzeug und KI-Steuerung bleiben überschaubar und es muss nicht die ganze Produktion auf den Roboter zugeschnitten werden.

Maximum aus der Robotik holen – und der Produktion

Die Beispiele illustrieren, dass KI die nächste Stufe der Automatisierungsevolution ist. Völlig zurecht gilt sie als die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, die als solche sowohl von wirtschaftlicher als auch institutioneller Seite weiterhin gefördert werden muss. Denn aus Industrierobotern, theoretischen Alleskönnern, die jedoch bei kleinsten Abweichungen ins Stocken geraten, werden dank KI zuverlässige Produktionshelfer, die den Menschen entlasten. Ausgestattet mit der wertvollen Fähigkeit der Auge-Hand-Koordination, können sie in Echtzeit auf unvorhergesehene Situationen reagieren. Steuerungen wie MIRAI streben dabei nach größtmöglicher Flexibilität bei gleichzeitiger Präzision – und erweisen sich dadurch als wahrhaft intelligent.