Neues Verfahren zur Roboterzielführung ohne Kalibrierung

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1 Lernende Roboterführung Roboteraugen werden autonomer, leistungsfähiger und genauer Neues Verfahren zur Roboterzielführung ohne Kalibrierung Unter dem Namen AURA (Adaptive Uncalibrated Robot Automation) stellt ISRA VISION ein neues Verfahren zur Roboterzielführung vor. Die Neuentwicklung basiert auf der Auswertung beliebiger, charakteristischer Bildinhalte. Dies können Bohrungen, Kanten, Flächen oder allgemein beliebige Formen sein. Das Verfahren kann neben Kamerabildern auch Signale anderer Sensoren, zum Beispiel Distanz- oder Ultraschallsensoren verarbeiten. Welcher Art die Sensorsignale sind spielt hierbei keine Rolle sie müssen lediglich die Roboterbewegung eindeutig beschreiben. Die Eingangssignale in das Verfahren werden daher als Messphänomen bezeichnet. Da keine geometrischen Daten verarbeitet werden, ist keine Kalibrierung erforderlich. In allen Bereichen der Fertigungsautomatisierung müssen von Robotern geführte Werkzeuge oder Werkstücke stets exakt positioniert werden. Hierbei bediente man sich bisher unterschiedlicher Kamera- Sensorik, deren erfasste geometrische Daten die Grundlage für die Zielführung liefern. Diese Systeme bedingen eine exakte Kalibrierung, um die geforderte Genauigkeit zu erreichen. Bei AURA repräsentieren Messphänomene die Ausgabewerte der Sensorik die relative Lage zwischen der Sensorik und dem jeweiligen Objekt. Dieser Zusammenhang zwischen Kamerabildern und Roboterpositionen wird in einer Lern-Phase eingelernt und intern Seite 1

2 verwaltet. Diese Informationen können jedoch bei Bedarf auch in der Mess-Phase aktualisiert werden. Lern-Phase Das Verfahren arbeitet mit Kameras, die sich mit dem Roboter zusammen bewegen können müssen. Sie werden deshalb an den Roboter beziehungsweise an den Greifer angepasst. Statt der Kalibrierung wird in einer Lernphase zunächst die gewünschte Zielposition als Referenz angefahren und der Zusammenhang zwischen Bildinhalt und Roboterposition als Messphänomen erlernt. Anschließend fährt das System automatisch verschiedene Teach-Positionen in der Umgebung der Referenzposition an, um die jeweiligen Messphänomene bei Änderung der Roboterposition zu erlernen. Hierbei liegen keine geometrischen Informationen vor, sondern nur Bildinhalte. Wenn diese Phase abgeschlossen ist, wird intern ein mathematisches Modell aufgebaut. Es stellt die Roboterpositionen im Ziel und um das Ziel herum in Relation zu den aufgenommenen Sensorsignalen dar. Mess-Phase In der Betriebsphase wird dem Roboter in seiner Startposition das jeweilige Objekt in undefinierter Lage zugeführt. Die in dieser Situation gemessenen Sensorsignale werden aufgenommen und intern im Modell dann so verarbeitet, dass sich der Roboter in mehreren Schritten in die gelernte Zielposition am Objekt bewegt. Jetzt kann die jeweilige Aufgabe ausgeführt werden. Es handelt sich hierbei also um einen Regelkreis zwischen Bildaufnahme, Roboter nachführen, neues Bild aufnehmen und wieder nachführen. Je nach geforderter Genauigkeit iteriert sich der Roboter durch Minimierung der Unterschiede zwischen den aktuellen Messphänomenen und der Seite 2

3 Referenzposition so in wenigen Schritten ins Ziel. Statt dieses Lookand-Move-Ansatzes kann die Bewegung natürlich auch kontinuierlich erfolgen. Gegenüber bisherigen Lösungen bietet AURA folgende Vorteile: Reduzierter Hardwareeinsatz, weil weniger Sensoren/Kameras benötigt werden Zeit- und Kosteneinsparungen, weil der ganze Vorgang des Kalibrierens mit Handhabung, Vermessungsarbeiten, der Forderung nach hochgenauem Vorgehen hier entfällt Exaktere Zielführung als bei bisherigen Lösungen. Die Sensoren sind auf dem Roboterarm montiert. Die Positionierung läuft so lange weiter, bis die Vorgaben des Teachens erreicht sind. Durch die bewegten Sensoren müssen außerdem keine perspektivischen Verzerrungen korrigiert beziehungsweise verarbeitet werden. Die Genauigkeit kann weiter erhöht werden durch zusätzliche Kameras und/oder Messmerkmale. Solche Erweiterungen lassen sich einfach in Betrieb nehmen, weil die Merkmalsposition in Objektkoordinaten nicht bekannt sein muss. Zusätzliche Sensoren müssen auch nicht kalibriert werden. AURA befreit die Fertigungsautomatisierung mit Robotern künftig von der Fessel aufwändiger Kalibrierung der eingesetzten Sensorik. Das vereinfacht den Aufbau der Systeme, erleichtert die Inbetriebnahme und bietet ein höheres Maß an Flexibilität in der Produktion. Seite 3

4 Bildmaterial Schnelle und exakte Schiebedachmontage Höchste Präzision und schnelle Integration (AURA1.jpg) AURA: Montageautomation mit iterativen Verfahren (AURA2.jpg) Seite 4

5 AURA Selbstlernende Roboterführung (AURA3.jpg) Das AURA-Prinzip (AURA4.jpg) Seite 5