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Industrieroboter werden für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt, die ein hohes Mass an Präzision und Beweglichkeit erfordern, wie z. B. die Montage von Hochpräzisionsteilen, die Ausführung von Aufgaben, die sich wiederholt ändern (wie z. B. bei der Herstellung kundenspezifischer Prothesen), und das Polieren miniaturisierter Komponenten (wie Uhrengläser). Die Roboter müssen in der Lage sein, Variablen wie die Grösse eines Objekts, seine genaue Form und die maximale Kraft, die es aushalten kann, bevor es zerkratzt oder bricht, zu berücksichtigen. Die Programmierung dieser Roboter, damit sie zuverlässig arbeiten, kann mehrere Wochen dauern – und macht bis zu zwei Drittel der gesamten Implementierungskosten aus. Um diese Kosten zu senken und Industrieroboter vielseitiger zu machen, hat das EPFL-Spin-off Aica eine modulare Softwareanwendung entwickelt, mit der Benutzende aus einer umfangreichen Programmbibliothek Programme für genau die Aufgaben auswählen können, die sie benötigen.
Erschwingliche Automatisierung
Die Software besteht aus vorprogrammierten Aufgaben, die die Bedienenden entsprechend ihren Anforderungen auswählen können. Der Roboter kann sich dann an Variationen anpassen, z. B. an eine Änderung der Grösse bei der Bearbeitung einer neuen Charge. Der Roboter passt seine Bewegungen automatisch an, um die neuen Parameter zu berücksichtigen. «Schätzungsweise 80 % der industriellen Aufgaben sind nicht automatisiert, weil sie zu komplex sind oder weil das Einrichten eines Roboters zu teuer wäre», sagt Lukas Huber, Mitbegründer von Aica. Er sieht in der Software eine Möglichkeit, die Automatisierung weiter voranzutreiben und künstliche Intelligenz zu nutzen, um neue Aufgaben zu automatisieren und umzusetzen. Die Software kann sich auch weiterentwickeln: Wenn eine Aufgabe für den Roboter zu kompliziert wird, sucht das Programm automatisch in der Datenbank nach einer Lösung.
Das System von Aica wurde auch mit Blick auf kollaborierende Roboter entwickelt. Diese Roboter können Interaktionen mit ihrer Umgebung und mit den Anlagenbedienern erkennen. Die Software bringt den Robotern bei, flexibler zu sein und besser auf die Bewegungen der Bedienenden zu reagieren, so dass sie effektiver zusammenarbeiten können. Und das System enthält integrierte Kraft- und Drehmomentsensoren, um Veränderungen in der Betriebsumgebung zu erkennen. «Mit unserem System können die Roboter durch eine einfache physische Interaktion sofort zwischen verschiedenen Aufgaben wechseln», sagt Baptiste Busch, der andere Mitbegründer von Aica. Bedienende können den Robotern neue Aufgaben zeigen, die diese dann unter ähnlichen Bedingungen selbständig ausführen können. Die programmierten Roboter sind auch in der Lage, mit anderen Robotern zusammenzuarbeiten, um grosse Teile zu handhaben oder andere Aufgaben auszuführen, die mehrere «Hände» erfordern.
Die Module der künstlichen Intelligenz und die flexiblen Steuerungsalgorithmen von Aica wurden in jahrelanger Forschung am EPFL-Labor für Lernalgorithmen und Systeme entwickelt. Die Unternehmer haben Startup-Finanzierungen von Programmen wie Venture Kick, Innogrant und EPFL Enable erhalten und werden ab 2021 am EMBA-Startup-Programm des IMD teilnehmen. Ihre betriebsbereite Software wurde im vergangenen Jahr bei Unternehmen getestet und hat vielversprechende Anwendungen in einer Reihe von Branchen, darunter die Medizintechnik, die Uhrenindustrie und der Automobilbau.