Human robot work cell design
Authors: Τσαρούχη Παναγιώτα 
Published: September 2021

Η συνεργασία ανθρώπου-ρομπότ είναι μια πολλά υποσχόμενη ιδέα για την αύξηση της ευελιξίας και τον επανασχεδιασμό/επαναδιαμόρφωση των υβριδικών βιομηχανικών σταθμών εργασίας. Το αντικείμενο αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη του αυτοματοποιημένου σχεδιασμού ενός σταθμού εργασίας ανθρώπου-ρομπότ, ο εύκολος προγραμματισμός ρομποτικών βραχιώνων και η αλληλεπίδραση ρομπότ-ανθρώπου, η ανάθεση εργασιών και τελικά ο συγχρονισμός αυτών κατά τη διάρκεια εκτέλεσης τους. Οι προτεινόμενες μέθοδοι αναμένεται να βοηθήσουν τους σχεδιαστές, μηχανικούς και χειριστές που εργάζονται στις γραμμές παραγωγής όπου η συνεργασία ανθρώπου-ρομπότ απαιτείται.Ο αυτοματοποιημένος σχεδιασμός σταθμών εργασίας και η ανάθεση εργασίων ανθρώπου-ρομπότ μπορεί να μειώσει δραστικά το χρόνο που απαιτείται για να σχεδιαστεί/ διαμορφωθεί ένας σταθμός. Μια μέθοδος για το σχεδιασμό της διάταξης του σταθμού και την προκαταρκτική ανάθεση εργασιών προτείνεται. Ένα πλαίσιο αυτόματης λήψης αποφάσεων χρησιμοποιείται για να προκύψουν εναλλακτικές λύσεις στο σχεδιασμό όπου αυτές αξιολογούνται με βάση έναν αριθμό κριτηρίων όπως εργονομικοί παράγοντες, κόστος, διαθέσιμος χώρος στην παραγωγή, ικανότητα των μηχανών να προσεγγίσουν μια περιοχή κλπ.Δεδομένου του σχεδιασμού που προέκυψε, το επόμενο βήμα είναι ο προγραμματισμός των ρομποτικών βραχιώνων. Ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη ενός γενικευμένου πλαισίου προγραμματισμού ρομπότ προτείνεται προκειμένου να εξασφαλιστεί η απλοποίηση της διαδικασίας και η μείωση του χρόνου που απαιτείται. Για να επιτευχθεί αυτό, ακολουθεί η ανάπτυξη αυτού του εργαλείου, επιτρέποντας τη χρήση του ακόμη και σε μη-ειδικευμένο προσωπικό. Μια αρχιτεκτονική αλληλεπίδρασης προτείνεται προκειμένου να επικοινωνήσουν διάφορα εργαλεία μεταξύ τους (ρομπότ, αισθητήρες, βιβλιοθήκες κλπ.). Ο προγραμματισμός με βάση εργασίες που ακολουθούν αξιολογείται επίσης, επιτρέποντας την αποσύνθεση των περίπλοκων εργασιών σε απλούστερες. Αλληλεπίδραση μεταξύ ανθρώπου και ρομπότ επιτυγχάνεται μέσω φυσικών τρόπων όπως κινήσεων/χειρονομιών και φωνητικών εντολών, καθώς επίσης και γραφικών διεπαφών αλληλεπίδρασης. Ο χρονικός προγραμματισμός εργασιών ανθρώπου-ρομπότ είναι το επόμενο βήμα των προτεινόμενων μεθόδων, όπου ρομπότ και άνθρωποι μπορούν να συνυπάρχουν στον ίδιο σταθμό και να μοιράζονται εργασίες με βάση τις δυνατότητές τους. Μια έξυπνη μέθοδος λήψης αποφάσεων που επιτρέπει το χρονικό προγραμματισμό των εργασιών τους προτείνεται για την ανάθεση σειριακών ή παράλληλων εργασιών. Τελικά, ο συχγρονισμός και η εκτέλεση των εργασιών ακολουθεί. Ο συντονισμός αυτών απαιτεί επίγνωση και συνεχής ανατροφοδότηση της κατάστασης ανθρώπου-ρομπότ του στο χρόνο. Μια μέθοδος που επιτρέπει το συντονισμό και τη συνεχή παρακολούθηση της εξέλιξης των εργασιών προτείνεται μέσω ενός εξωτερικού ελεγκτή. Αυτός ο ελεγκτής επιτρέπει την εκτέλεση των εργασιών που είναι αποθηκευμένα και δομημένα σε βάσεις δεδομένων. Μια μέθοδος πολλαπλών επιπέδων για την ασφάλεια σε συνεργατικά κελιά/γραμμές χωρίς φράχτες προστασίας προτείνετε εξασφαλίζοντας την ασφαλή συνύπαρξη και συνεργασία ανθρώπου-ρομπότ. Οι παραπάνω μέθοδοι έχουν εφαρμοστεί σε διαφορετικές βιομηχανικές περιπτώσεις που αφορούν γραμμές συναρμολόγησης των αυτοκινητοβιομηχανιών.