La start-up Rovi RobotVision par trois chercheurs TU München s'est donné pour mission de simplifier considérablement le matériel des robots de toutes sortes : sur la base de leurs recherches, l'équipe a réussi pour la première fois au monde à utiliser de l'électronique traditionnelle coûteuse capteurs à remplacer par un nouveau logiciel et des caméras communes. En raison de l'option de contrôle direct du Moteurs utilisé les inventeurs saisir ab Gimatic.

Contenu

• Les logiciels de capteurs en robotique voient au lieu de sentir
  • Principe de la technologie logicielle des capteurs
  • Caractéristiques par rapport à la robotique traditionnelle
  • Pince intelligente avec caméra intégrée
• Premiers succès et perspectives d'avenir
  
  • Conférence du Dr. Clemens Schuwerk - Vidéo
    
    

Les logiciels de capteurs en robotique voient au lieu de sentir

Dr. Clemens Schuwerk, Control Engineering, Marketing and Sales de la start-up Rovi Robot Vision, Munich, présente une technologie dans laquelle logiciels, caméras et traitement d'image capteurs électroniques traditionnels coûteux dans Robots remplaçant. Également inclus : la technologie de préhension de Gimatic. La conférence a été donnée le 7 juin 2018 lors de la conférence de presse professionnelle à Roncadelle, en Italie.

Mesure du couple avec capteurs de transmission internes

L'idée du logiciel de capteur basé sur une caméra pour les robots intelligents est née de la thèse de doctorat sur le sujet Perception visuelle-haptique de l'environnement pour les systèmes de robots autonomes par le co-fondateur Dr.-Ing. Nicolas Alt. Inspiré par l'observation de la façon dont les aspirateurs robotiques rencontrent intentionnellement et de manière répétée des obstacles à la cartographie tactile, il a développé un capteur tactile pour les plateformes robotiques mobiles au cours de son doctorat. Le capteur consistait en un simple faisceau de mousse, qui est observé par une caméra déjà installée sur le robot et qui se double d'un pare-chocs souple.

Le même concept s'applique également aux capteurs tactiles que nous attachons désormais aux doigts des pinces », explique Dr. Clemens Schuwerk, Ingénierie de contrôle, Marketing et Ventes chez Rovi Robot Vision. "Plus tard, nous avons élargi le concept d'utilisation d'une caméra externe pour la combiner avec des éléments passifs afin de construire d'autres capteurs pour robots, à savoir des capteurs de force-couple et des capteurs d'angle«Les trois concepts de capteurs sont brevetés ou en instance de brevet.

docteur Nicolas Alt et docteur Clemens Schuwerk a fait connaissance alors qu'ils faisaient leur doctorat à la même chaire et s'est retrouvé avec le troisième du groupe, M. Sc. Stefan Lochbrunner a rapidement uni ses forces pour poursuivre le développement et la commercialisation de la nouvelle technologie et créer une entreprise. Un projet dérivé a émergé du projet de recherche en 2016. Le projet est actuellement financé par EXIST Forschungstransfer, un programme de financement du ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie spécifiquement destiné aux start-ups high-tech du recherche.

Principe de la technologie logicielle du capteur

Le logiciel du capteur remplace les systèmes de capteurs matériels complexes et permet aux robots de faire exactement cela ressentir en voyant. L'innovation technique comprend la mesure robuste des positions articulaires, des positions, des forces de préhension, des profils de contact et d'autres informations de contact tactiles ou haptiques à l'aide du traitement d'image et d'une caméra montée à l'extérieur autour du bras ou sur la pince.

Préhenseurs robots, EOAT, kits de préhension pour cobot et robots industriels

Ce nouveau concept de capteur peut être expliquer clairement avec une analogie avec les humains: Les yeux fermés, une personne ne peut positionner son bras qu'imparfaitement, car notre perception de la position de nos membres et de leurs positions articulaires est imprécise. Classique Les robots industriels Bien qu'ils travaillent généralement « en aveugle », contrairement aux humains, ils utilisent des capteurs très précis ainsi qu'une construction rigide afin d'obtenir néanmoins un positionnement très précis de l'effecteur terminal.

Les humains, d'autre part, utilisent également le perception visuelle et donc un traitement multimodal de l'information pour permettre une manipulation précise des objets. De même, grâce à la technologie de capteurs logiciels de Rovi, les positions communes deviennent une seule. Bras robotiqueLes positions ainsi que les forces de préhension sont enregistrées à l'aide d'une caméra peu coûteuse, permettant ainsi au robot d'interagir de manière précise et autonome avec les objets.

Le logiciel calcule le postes communs un Bras robotique dans un espace tridimensionnel à l'aide d'algorithmes d'analyse d'images. Les capteurs force-couple et les capteurs tactiles sont remplacés par de simples éléments flexibles passifs tels que de la mousse bon marché. Les forces de contact conduisent à des déformations caractéristiques de ces éléments. Le logiciel mesure également cette déformation à l'aide de méthodes d'analyse d'images et calcule les forces et les moments présents à l'aide d'un modèle de matériau. Le logiciel du capteur peut être appliqué à des systèmes robotiques complets, des bras robotiques, des préhenseurs ou des plateformes robotiques mobiles et permet un contrôle intelligent de ces systèmes.

Le logiciel Rovi remplace un grand nombre de capteurs dans les systèmes robotiques, qui, entre autres, câblageefforts réduits. De plus, il permet la réalisation de robots sensibles et en même temps rentables. Parce que ces caméras industrielles sont extrêmement économiques et puissantes en raison de leur énorme distribution. En même temps, ils sont indispensables pour la reconnaissance de l'environnement sur les robots et sont donc déjà présents sur de nombreux robots.

Engrenages harmoniques pour robots industriels, cobots et manutention

Étant donné que la configuration actuelle du robot via caméras et logiciels est mesuré Attaches pas nécessairement être construits aussi rigidement que possible et fabriqués avec une grande précision. Au lieu de cela, des éléments et des matériaux conformes et des processus de fabrication plus simples avec moins de précision peuvent être utilisés. Cela permet de réduire les coûts et d'éviter les systèmes de protection complexes. Avec des éléments flexibles, cependant, la position du bras ne peut plus être calculée de manière conventionnelle en utilisant les positions des articulations et le modèle de robot rigide. Une caméra externe en liaison avec le logiciel Rovi, en revanche, permet toujours de calculer précisément la position du bras et de l'effecteur, puisque les déformations sont également enregistrées par la caméra.

Aussi sur pinces industrielles les caméras deviendront de plus en plus la norme à l'avenir. Dans de nombreux cas, ces caméras peuvent être utilisées pour les capteurs logiciels décrits, car ceux-ci fonctionnent avec n'importe quelle caméra.

Caractéristiques par rapport à la robotique traditionnelle

Bras robotiques industriels avec points de capteurs matériels conventionnels précisions absolues très élevées de <0,1 mm et des vitesses de joint élevées car ils ont été spécialement conçus pour cela. Les capteurs matériels peuvent ici fournir des taux d'échantillonnage > 1 kHz. "Ce n'est pas le but de notre technologie de rivaliser avec ces valeurs", explique le Dr. chaussure.

"Une mesure pertinente pour les robots dans des environnements inconnus et changeants est la précision relative entre le robot et la cible. Et ici, nous voyons notre terrain. Comme tout bras industriel complété par une caméra, nous sommes limités par l'estimation de la position de l'objet cible basée sur la caméra. Dans les configurations typiques avec des caméras simples, nous obtenons environ 1 mm. Les caméras Ultra HD autorisent <0,3 mm. Nous visons une vitesse <45°/s" explique Clemens Schuwerk. C'est un choix sûr pour les robots "hors de la cage" et est également utilisé par de nombreux robots existants.

La précision du tactile et capteurs force-couple dépend fortement du réglage de la caméra (distance, résolution). Dans des cas typiques, une précision inférieure à 5 % est obtenue, ce qui est comparable à la précision des capteurs matériels de milieu de gamme.

Pince intelligente avec caméra intégrée

Pour la système de préhension intelligent avec un système de caméra stéréo intégré et des capteurs basés sur caméra, la pince à deux mâchoires MPLM1630HAN de Gimatic a été utilisée. D'une part, cela correspond bien aux applications de la taille actuelle pour la prise de petites pièces. « Plus important encore, nous ne pouvions pas trouver sur le marché d'autre préhenseur qui nous permettrait de contrôler directement le moteur », se souvient le jeune entrepreneur. Cette interface est importante pour que les données du capteur du logiciel puissent être utilisées pour contrôler et surveiller intelligemment le processus de préhension.

La pince Gimatic permet à travers le interface ouverte au moteur le développement simple et rapide d'un prototype. "Bien que nous utilisions ici du matériel de haute qualité, éprouvé et testé, nous pouvons nous concentrer sur notre sujet principal, le logiciel", déclare le Dr. Schuwerk et plus loin : "Pour les jeunes startups comme nous, il est particulièrement important d'utiliser efficacement les ressources limitées dont nous disposons. De cette façon, nous obtenons toujours rapidement un produit en tant que client pilote et pouvons le développer davantage avec les commentaires obtenus. »

Défis en développement

«Construire un robot est généralement un défi pour maîtriser les différentes disciplines telles que la mécanique, l'électronique, les contrôles, les logiciels et la vision par ordinateur dans une petite équipe. Nous avons également dû éviter des projets de développement distincts pour chaque discipline », explique le Dr. Clemens Schuwerk. Cependant, la compétence principale de Rovi réside dans le domaine des logiciels et les jeunes entrepreneurs voulaient donc le matériel utiliser des composants existants.

Robots de programmation | logiciel et commandes

"La disponibilité de matériel ouvert et/ou modulaire pour la robotique est très limitée, ce qui a rendu difficile la construction d'un système de démonstration", explique le Dr. chaussure. « C'est précisément pour cette raison que nous avons opté pour le préhenseur de Gimatic, car il n'existe pas d'autre interface « ouverte » avec le moteur sur le marché. Nous recherchons encore d'autres partenaires pour certains sous-systèmes tels que Articulations de robot et engrenages. Après tout, le logiciel doit être développé en permanence et l'objectif principal est de travailler en étroite collaboration avec les clients et les partenaires.

Ouvrir de nouveaux champs d'application

Traditionelle Les robots industriels tels que ceux utilisés pour la manutention, l'assemblage ou la logistique sont aujourd'hui pour la plupart des spécialistes préprogrammés adaptés à des applications spécifiques. Ils font généralement leur travail de manière fiable 24 heures sur XNUMX, sept jours sur sept.

« Avec notre technologie, nous ne ciblons pas les applications de technologie d'automatisation traditionnelles où des temps de cycle très courts sont nécessaires pour des tâches bien définies ou préprogrammées. Notre logiciel de capteur permet nouveaux bras et préhenseurs robotiquesqui agissent de manière sensible et autonome, mais sont techniquement très simplifiés et peuvent donc être produits à très bas prix », explique le co-fondateur de la vision d'usage.

La startup permet ainsi l'utilisation de robots sur des marchés entièrement nouveaux et des applications qui ne seraient pas économiquement réalisables avec les technologies d'aujourd'hui. Des exemples d'application peuvent être trouvés dans tous les domaines de l'industrie, mais de préférence là où une manipulation flexible et sûre des objets est requise, comme dans la logistique, Agriculture, l'industrie alimentaire ou dans les domaines où les robots doivent s'adapter à un mix de produits en évolution rapide. À moyen terme, les chercheurs voient des applications pour la technologie, mais aussi pour les applications domestiques, où la pression sur les prix est généralement énorme.

Premiers succès et perspectives d'avenir

Pour la première fois, le logiciel de capteur basé sur caméra pour un bras de robot de table sur Hannover Messe présenté en 2018. La réaction des visiteurs du stand a été très positive. « Nous avons pu parler à certains décideurs clés de l'industrie et présenter notre produit. En même temps, nous avons pu parler à un grand nombre d'utilisateurs d'une grande variété d'industries. Il en est résulté de toutes nouvelles possibilités d'application pour notre solution de capteurs, que nous n'avions même pas envisagées auparavant », résume le Dr. chaussure. D'ailleurs, en juin, Rovi sera au Automatica être représenté à Munich.

En tant que jeune startup, les trois chercheurs poursuivent l'objectif principal d'utiliser la technologie pour des clients pilotes. Ils sont là à la recherche d'entrepreneurs visionnaires, dont ils peuvent améliorer et automatiser les processus grâce à des systèmes robotisés intelligents et économiques. À long terme, ils se considèrent comme des fournisseurs de ce logiciel de capteur, qu'ils octroient sous licence aux fabricants de systèmes de robots et aux intégrateurs.

Conférence du Dr. Clément Schuwerk

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