Roboter mit künstlicher Intelligenz: Optimierte Steuerung für perfekte Ergebnisse

Durch immer höhere just-in-time Anforderungen stehen Unternehmen vor neuen Herausforderungen. Durch steigende Produktvielfalt werden die Aufgaben auch für Industrieroboter immer vielfältiger. Doch dank vernetzter Maschinen und Industrie 4.0 müssen deshalb nicht zwangsläufig ständig neue Anlagen angeschafft werden. Denn dass Roboter im Allgemeinen nur singuläre Funktionen ausführen und sich nicht leicht an andere Aufgaben anpassen können, stimmt so nicht mehr. Zusatzsysteme basierend auf künstlicher Intelligenz helfen, Robotern wechselnde Aufgaben zu übernehmen. Erste reale KI-Anwendungen, z.B. Roboter mit künstlicher Intelligenz, sind bereits im industriellen Alltag angekommen wie das Analysieren von Umgebungen mittels Kameras.

Roboter mit künstlicher Intelligenz: Maschinelle Intelligenz

Seit etwa zwei Jahrzehnten lassen sich Computer mittels KI in die Lage versetzen, selbstständig zu lernen. Genauer gesagt: Künstliche Intelligenz analysiert große Datenmengen, erwirbt Wissen und wendet dieses Wissen an. Eine Anwendung sind beispielsweise Prognosen, die die KI erstellt. Sie wird daher immer mehr an Bedeutung gewinnen und eine entscheidende Komponente beim Betrieb von Maschinen und Anlagen sein.

Die Einsatzbereiche sind vielfältig und noch längst nicht erschöpft. Denn mittels KI lassen sich komplexe Prozesse genauer analysieren, erkennen und logisch verknüpfen. Auch die Qualität der Produktion und Produkte wird damit kontinuierlich ansteigen.

Flexibilität meets Robotik

Ist der Ablauf konventioneller Roboter fest einprogrammiert und starr, mussten Wegpfade vorab aufwendig eingespeichert und eingelernt werden, sind heute sogenannte kollaborative Roboter (Roboter mit künstlicher Intelligenz) dynamischer und flexibler einsetzbar: Prozesse lassen sich einfach umprogrammieren und leicht anpassen. Die moderne und intelligente Robotersteuerung kann mit Sensoren umgehen und mittels Datenauswertung auf ihre Umgebung reagieren. Damit mit kann sie sich der dynamischen Welt anpassen.

In einer sich ständig wandelnden Welt kommt es schneller zu Produkt- oder Lieferantenänderungen, Produkteinführungen oder Prozessumgestaltungen. Starre Produktionsmittel können schnell an Wert verlieren: Ist es erforderlich, die Maschine anzupassen, steht die Produktion still. Im Extremfall muss sogar eine neue Maschine angeschafft werden, wenn sich die alte Anlage nicht adaptieren lässt und damit wertlos wird.

Smarte Steuerungen, Maschinen und Roboter mit künstlicher Intelligenz hingegen, die flexible Prozesse abbilden können, können Unternehmen vor dieser Wertminderung schützen.

Sehende Maschinen: Roboter mit künstlicher Intelligenz

Wahrnehmungs-Technologie wie etwa Computer Vision erlauben es den Robotern, neue Aufgaben zu erlernen. Aus diesem Grund hat robominds eine Komplettlösung entwickelt, die es Robotern ermöglicht multifunktional zu sein: robobrain. Diese KI-basierte Robotersteuerung lässt sich herstellerunabhängig auf Roboter-Hardware umsetzen. Der Anwender kann verschiedene Greifer, Sensoren, Kameras und/oder Warehouse-Management einbinden. So kann er unterschiedliche Prozesse flexibel umsetzen. Er spart Aufwand für Programmierarbeiten und kann die Systeme oft wiederverwenden.

Das System besteht aus einer 3D-Stereovisionkamera, einen leistungsstarken Industrierechner und einer auf Methoden der Künstlichen Intelligenz aufbauenden Softwarelösung robobrain.vision.

Zunächst werden über die präzise 3D-Kamera mittels Stereovision hochauflösende 3D-Bilder des Arbeitsbereichs aufgenommen. Im Anschluss daran bestimmt die integrierte Software die möglichen Greifpunkte der unsortierten Werkstücke und gibt die errechneten Daten an den Roboter weiter.

Ein eigens entwickelter KI-Technologie-Stack stellt intelligente Skills bereit und spart dem Anwender auf diese Weise wertvolle Integrationszeit.

Die Greifpunkte erkennt das System unabhängig von deren Material und Form. Deswegen kann es auch unbekannte Objekte ohne anleitende Lernschritte verarbeiten, was die Rüstzeiten beim Wechsel der zu greifenden Produkte praktisch auf null reduziert. Wichtige Kameraparameter, etwa zur besseren Erkennung des Tiefenbilds, definiert das System selbst.

Der Anwender kann die Konfiguration entweder über ein großflächiges Bedienpanel oder direkt in einem Webbrowser vornehmen, ohne zusätzliche Software installieren zu müssen. Selbst komplexe Roboterapplikationen lassen sich auf diese Weise konfigurieren, installieren und integrieren.

GPU als Gehirn der KI

Die KI des robominds-Systems basiert auf GPU-(Graphics Processing Units)-Technologie. Denn Künstliche Intelligenz lässt sich deutlich beschleunigen, wenn bestimmte Aufgaben an Spezialhardware wie eine GPU delegiert werden, die auf die parallelisierte Abarbeitung von Rechenschritten optimiert ist.

Die GPU bildet quasi das „Gehirn“ der künstlichen Intelligenz. Sie entlastet die CPU des Steuerungs-Rechners, die bei der Verarbeitung von KI-Workloads schnell an Grenzen stoßen würde. Das gewährleistet hohen Datendurchsatz und geringe Latenz. Künstliche Intelligenz kann heute auf Industrie-PCs laufen. Das robominds stellt entsprechende KI-optimierte-IPCs als industrielle Steuerungsplattform für die KI-Robotik als Komplettsystem zur Verfügung.

Die Autorin Sophia Heuschneider ist Assistentin der Geschäftsführung bei robominds.

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