Nutzer

Programmierung

  • Innovative Eingabegeräte wie das der Firma Wandelbots ermöglichen das manuelle Roboter-Positionieren ohne Programmierung.

    LEROSH geht im handwerklichen Roboterschleifen noch einen Schritt weiter:

    Kein Programmieren und kein Positionieren.

    Auf Basis von erlernten Roboter-Skills soll es in der Schleifanwendung möglich werden, Arbeitsbereich und Bewegung vom Roboter selbstständig erkennen bzw. ausführen zu lassen.

     

  • Wir suchen den LERNEFFEKT!

    Ziel des LEROSH-Ansatzes ist ein intelligentes und interagierendes System zu entwickeln, welches – angelernt durch den/die Handwerker*in – Bauteile automatisiert bearbeiten kann. Kritisch ist dabei die Formalisierung des Expert*innenwissens, wie Bauteile bearbeitet werden sollen, die Vereinfachung der Bedienung, so dass keine Programmierkenntnisse notwendig sind sowie die Automatisierung der Bearbeitung für Losgröße 1.

    Dies ist nur möglich, indem man Roboter lernfähig macht, das heißt Roboter, anhand von Demonstration, Fähigkeiten/Skills der Handwerker*innen lernen lässt, wie bestimmte Bauteile, Formen und Materialien bearbeitet werden müssen. Kontaktkräfte und weitere Sensordaten sollen dazu verstärkt interpretiert und mit maschinellem Lernen ausgewertet werden, um die Ausführung hinsichtlich der Qualität und der möglichen Bauteilkomplexität zu verbessern. Zudem kann diese Information aus den Messungen zur automatischen Erkennung von Bearbeitungsklassen (z.B. Geometrie, Material oder Güte) genutzt und dadurch eine Extrapolation der gelernten Skills auf unbekannte Bauteile ermöglicht werden.

     

  • Warum kompliziert, wenn’s auch einfach geht

    Wie viele Software-Programme braucht der/die Nutzer*in zur Zeit, um den Roboter einfache Bahnen abfahren zu lassen?

    Aktuell werden eine Reihe von Programmen benötogt, wie CAD-, CAM-Software, Simulation, Postprozessoren, Steuerungsprogramme und viele mehr.

    Mit LEROSH soll das Anwendungssystems wieder zum praktischen Werkzeug werden.

     

  • Kostenintensive, industrielle Lösungen fokussieren sich mit langen Entwicklungzeiträumen auf die Serienanwendung und können in der Regel die im Handwerk nötige Flexibilität nicht anbieten. Meist fehlt in der technologiegetriebenen Entwicklung eine konkrete Zielstellung und auch das Umsetzungs-Know-How für den eigentlichen Bedarf.

    LEROSH führt Prozess-Expertise (Handwerk) und Roboter-Expertise (Forschung) in der Anwendung zusammen. Über praktisches Feedback und einfache Lernverfahren kann so das handwerkliche Anwender-Know-How selbst zur Basis der Generierung eigener Roboterverfahren werden, die über reine Positionierung hinausgehen.

    Nicht nur der Handwerker hat sich weiterzuentwickeln, auch die Robotik muss an die Bedürfnisse des Handwerkers angepasst werden

     

Handhabung

  • In welchen Anwendungen arbeiten Handwerker*innen mit dem Roboter ‚Hand in Hand‘, also kollaborativ?

    Oder vielleicht besser: Wo können noch unbekannte Schleifaufgaben mit dem Roboter sogar vollautomatisch bearbeitet werden?

    Wir wollen im LEROSH untersuchen, welches Zusammenspiel von Mensch und Maschine am besten zum Handwerk passt.

     

     

  • Eine ganze Reihe von Verfahren und Interfaces ermöglicht es bereits jetzt, dem Roboter eine Aufgabe durch Vormachen (Demonstration) zu übergeben, wie z.B.:

    – Markierung eines Arbeitsbereichs über die Positionierung zu den entsprechenden Eckpunkten

    – Händisches Abfahren der gewünschten Bahn

    – Vormachen von Geschwindigkeit oder Krafteintrag

    – Auswertung von nötiger Beschleunigung und Dynamik durch ein Motion-Tracking von beispielsweise menschlichen Schleifbewegungen

    Interessant für den effizienten, automatischen Einsatz wird es aber vor allem erst dann, wenn Roboter in bestimmte Fähigkeiten eingearbeitet werden, die sie später selbstständig abrufen können, wie z.B. ‚erkenne eine Bauteilkante und kehre um‘.

    LEROSH will diese ‚Roboter-Skills‘ entdecken und einfache Lernverfahren dazu entwickeln.

    Am Ende sollen Handwerker*innen in der Lage sein, den Roboter für den jeweiligen Bedarf in genau seiner passenden Anwendung auszubilden.

     

Interface

  • Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ist eine Funktion oder Komponente eines bestimmten Geräts oder Softwareanwendung, mit der Menschen Maschinen bedienen und mit ihnen interagieren können.

    Von Not-Aus-Knopf bis Hololens

    In robotischen Anwendersystemen gibt es einerseits zahlreiche notwendige Funktionen und Komponenten (z.B. Roboter-Controlpanel zur sicheren Maschinenbedienung), andererseits auch eine wachsende Anzahl von Hard-und Softwarekomponenten, die in ihrer speziellen Konfiguration die menschliche Handhabung von Maschinen stark vereinfachen oder beschleunigen können.

    Mit LEROSH soll auch die Anwendbarkeit solcher Systeme auf die Handwerkstauglichkeit getestet werden, z.B.:

    – Computervision-Systeme, die auf Erkennung bestimmter Elemente und Bewegungen trainiert werden können (z.B. Bauteilerkennung oder Gestensteuerung)

    – Motion- (Bewegungs-) Tracker auf Infrarot-Basis, die schnell und präzise die Position und Ausrichtung im Raum erfassen können

    – AR-Brillen (Augmented Reality) zur 3D-Prozessüberwachung und -steuerung

    Mit welcher Interaktion zwischen Mensch, Roboter und Bauteil kann die Nutzung vereinfacht, beschleunigt und flexibilisiert werden?

     

  • Das Robot Operating System (ROS) ist ein Set von Software-Bibliotheken und Open-Source-Tools, das wie ein SDK (Software Development Kit) funktioniert und die Entwicklung von Roboteranwendungen unterstützt.

    Die Anwendung dieser Open-Source-Tools verbreitet sich seit den Anfängen 2007 sehr stark, da mit ROS bereits entwickelte Grundlagen und Werkzeuge allen Anwendern frei zur Verfügung gestellt werden.

    Dies ermöglicht auch kleineren Unternehmen, eigene Anwendungen zu entwickeln und zu kommerzialisieren.

    Wichtige Bausteine sind:

    – Hardware-Software-Kommunikation

    – Software-Bibliotheken

    – Datenlogging

    – Visualisierung und Simulierung

     

     

  • Technisch anspruchsvoll für die Software-Entwicklung ist die jeweils richtige Zusammenführung aller beteiligten System-Komponenten zu ermitteln:

    LEROSH setzt hierbei auf das bereits überarbeitete, besser standardisierte ROS 2.

    Wie und wo werden alle beteiligten Komponenten und Programme verknüpft (Plumbing) ?

    Wo können Software-Module die Systeme für den Anwender vereinfachen oder anschlussfähig machen?

    Wie geht man mit unterschiedlichen Robotersystemen um?

    Welche Module könnten später auch als funktionierende Roboter-App oder eine Robotik-Toolbox für das Handwerk funktionieren?

    Die angestrebte Integration und Umsetzung der Lösungen in einem intuitiv bedienbaren Framework für Cobots – als auch für konventionelle Robotersysteme – ermöglicht in LEROSH die Entwicklung eines ganzheitlichen Ansatzes, welcher sich im Vergleich zum Stand der Technik nicht nur für ausgewählte Spezialfälle eignet, sondern eine gesteigerte handwerkliche Leistung in einem breiten Anwendungsfeld ermöglicht. Damit wird es möglich, auch ohne Programmieraufwand eine stark verbesserte und flexiblere automatisierte Bearbeitung von unterschiedlichen Einzelstücken zu realisieren.

     

UX/UI Design

  • Den ganzen Workflow im Griff! 3D-Bauteile simulieren und den Roboter mit nur zwei Fingern steuern.

    Mit den Experten von Interactive Scape werden Applikationen anschaulich und sogar selbsterklärend.

     

  • Roboter mit komplexen Simulationsprogrammen betreiben oder einfach mit dem Smartphone steuern? Vielleicht wäre das für einige handwerkliche Aufgaben sogar unabdingbar?

    Die Kunst des UX-Designs kommt in der jeweils optimalen Bedieneroberfläche zum Tragen, maximal intuitiv und spielerisch in der Anwendung.

     

Nutzeranforderung

  • Nicht wie die Roboter arbeiten, sondern mit ihnen. Oder noch besser: Sie arbeiten lassen.

    Die weitgehende Automatisierung und damit Vermeidung von gesundheitsgefährdenden Tätigkeiten stellt eines der Hauptziele des Projektes dar:

    – Weniger Belastung durch (teils giftige) Stäube

    – Weniger Unfallgefahr, die bisher bei Nutzung von Handgeräten gegeben ist

    – Körperliche Entlastung durch die Reduzierung monotoner und anstrengender Arbeitsvorgänge

    Für den sicheren Einsatz sorgen außerdem die Verwendung von Cobots, ergonomischen Werkzeugaufsätzen, praktikable Sicherheitseinrichtungen wie Laserschranken oder Umhausungen sowie ein durchgängiges Sicherheitskonzept.

     

  • Von Digital Native bis Altmeister

    Die Nutzung von Robotersystemen kann sowohl in der Aus- als auch Weiterbildung vermittelt werden, solange das User-Interface zur Aufgabe passt.

     

  • Wissen und Erfahrung aus unterschiedlichen Disziplinen bündeln und Lösungen teilen!

    Im Projektverbund entfalten sich auf diese Weise die praktischen Robotik-Anwendungen zu positiven Feedback-Schlaufen.

    Wie es auch für andere Handwerker funktionieren kann, wollen wir hier unter den Bereichen System, Nutzer, Bauteil aufzeigen.

    Haben Sie weiterführende Fragen?

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  • Dinge selber entdecken, Technik ausprobieren, neue Methoden austüfteln und an Experimenten lernen.

    Mit den richtigen Werkzeugen sind praktische Erfolgserlebnisse im Handwerk weiterhin garantiert.