Robotar får syn og samarbeidsevner

Nye løysingar vil gje industrirobotar menneskesyn og evna til å korrigere avvik, og vil som dei første av sin art lære å samarbeide. Dei skal lage flymotorar.

Industrirobotane fungerer i dag som evigheitsmaskiner, som repeterer same programmerte oppgåva om igjen og om igjen. Pr. dags dato klarar dei ikkje å utføre ei oppgåve om produkta varierer i dimensjon, eller om dei ikkje veit kor alle delane er på førehand. Dette gjer at ekspertar gjerne omtalar dei som for lite fleksible.

Ei ny løysning utvikla ved Institutt for produksjons- og kvalitetsteknikk (IPK) ved NTNU, vil derimot gje industriroboten auge, kraft og evna til å montere saman og sveise hovudkomponentar i store jetmotorar, utan menneskeleg hjelp i prosessen.

Revolusjonerer industrien

Lars Tingelstad ser til at alt er slik det skal vere med industriroboten han nyttar i sitt forskingsprosjekt. Foto: Maria Gilje Torheim

Lars Tingelstad ser til at alt er slik det skal vere med industriroboten han nyttar i sitt forskingsprosjekt.
Foto: Maria Gilje Torheim

På IPK sin robotlab står doktorgradsstipendiat Lars Tingelstad og trykkjer på programmeringseininga til industriroboten Nachi SC15F. Han sjekkar at alt går riktig føre seg.

Produksjonsteknikkmiljøet på NTNU/SINTEF jobbar for tida på spreng for å finne nye løysingar som vil revolusjonere industrien ein gong for alle. Ei av desse er Tingelstad sitt prosjekt. Det byrja i det små i 2010 som ein del av ein mastergrad som seinare vart utvida til doktorgradsarbeid. Professor Terje K. Lien har vore Tingelstad sin veileiar, og har i stor grad bidrege i arbeidet med å gjennomføre prosjektet.

Samanstilling av komponentar

– Dette prosjektet går ut på ei samanstilling av den bakre store komponenten i flymotorane til nye Boeing 787 Dreamliner og 747-8, forklarar Tingelstad.

Han tek seg ein liten pustepause, før han prøver å fortelje kortfatta om eit stort og tidkrevjande prosjekt han har arbeidd med i over tre år.

– Ein har ei eining beståande av tre hovudkomponentar: ein senterdel og ei rekkje komponentar som står inn mot senterdelen, og komponentar som igjen fyller gapa mellom senterdelen og dei komponentane som går inn mot denne. Komponentane har som oppgåve at dei til dels skal rotere luftstraumen ut av motoren og til dels forankre motoren i venga, forklarar Tingelstad.

Gjev roboten auge

Robotar vert i større grad enn før brukt til sveisearbeid i industrien, men ifølge Tingelstad sin nye veileiar, professor Olav Egeland, vil det i nokre høve oppstå problem ved å nytte robotar til dette arbeidet.

– Ein robot som vert nytta i dag, må vere satt opp på ein nøyaktig måte. Om det er noko feil i det du skal sveise på, vil ein operatør sjå denne feilen, ein robot vil ikkje, fortel han.

I prosjektet til Tingelstad kombinerer ein sveising med kamerasystem, noko som gir roboten ”menneskesyn” og moglegheit til å korrigere rørsleprogrammet. Dermed kan den korrigere feil på delane eller feil plassering av delane.

Ifølge Egeland har sveisinga kunne vore dårleg utført ved at industrirobotane mangla syn, og jobba i blinde.

– Det vil også vere ein fordel at roboten no får moglegheit til å bruke kraft og kjenne på reaksjonskrafta, legg professor Lien til.

Nyttar kamera og laser

Roboten sine «auge», liknar i stor grad på menneskeleg syn, og den kan med dette korrigere med stor nøyaktigheit.

Dette skuldast at ein har kombinert kamerasystem med eit lasersystem, som nyttar presise laserdistansemålarar.

– Dette gir robotane moglegheita til å måle distansar på under ein hundredels millimeter, altså tynnare enn eit hårstrå, fortel Tingelstad.

Må korrigerast

EU-prosjekt

  • Prosjektet ligg under delprosjektet IFaCom, som er ein del av EU si satsing innan ”Zero defect manufacturing”.
  • Utviklinga til Lars Tingelstad er venta å bli tatt i bruk av flydelprodusenten GKN Aerospace, som har si norske avdeling på Kongsberg, om mellom 2-4 år.
  • Visjonen til IFaCOM er å oppnå nær null feil på produksjonen av varer. Målsetnaden er å forbetre produksjonsmetodane og konkurranseevna for avanserte europeiske bedrifter innanfor produksjonen av flymotorkomponentar og verktøymaskiner.
  • Prosjektet er i førarsetet innan forskinga på området, og har ei totalramme på 10,5 millionar euro.
Tidlegare nytta ein maskinerte delar innan produksjonen av desse komponentane til flymotorar, men det oppstod eit problem då ein gjekk over til å bruke delar som var støypte.

– Desse støypte delane har dårlegare form og dimensjonsnøyaktigheit enn dei maskinerte delane. I dag nyttar ein eit svært komplisert fikstur for å halde delane på plass. Vi ynskjer å finne ei løysning med eit mykje enklare og billegare fikstur som kan nyttast av robotane som heftsveisar delane i korrekt posisjon, fortel Tingelstad.

Robotsamarbeid

I den nye utviklinga vil robotane også kunne samarbeide med kvarandre, ved at ein robot held og vender på delen som skal sveisast, den andre sveiser medan den tredje roboten køyrer kamera som måler avstandane. Dette er ein teknologi som ikkje er tatt i bruk tidlegare.

– Det er heilt i front forskingsmessing å ta i bruk slike løysingar. Det har vore gjort forsøk, men det har ikkje vorte implementert på robotar som vert nytta i industrien før, fortel Tingelstad.