KI und Robotik: Treiber der industriellen Automatisierung

Die Komplexität der Programmierung von Robotern direkt in der Fertigung macht Automatisierungsprojekte zeitaufwendig und nur schwer über verschiedene Standorte hinweg skalierbar. Denn dieser Programmierungs-Prozess unterscheidet sich in der Regel von Hersteller zu Hersteller. Mit der Kombination aus modernen Softwareplattformen, wertschöpfenden Komponenten und Systemintegratoren können diese Herausforderungen jedoch überwunden werden.

Plattform für skalierbare Automatisierung

Bei der Schweißnaht- und Oberflächenprüfung können große Reibungsverluste im Maschinenbau auftreten. Die Analyse von Werkstückgeometrien, die Planung von Sensor- und Roboterbahnen sowie die sichere Ausführung von Bewegungsabläufen beschäftigte Experten früher tage- oder sogar wochenlang. Hier bietet die intelligente Kombination von Software und Robotik eine Möglichkeit, das Potenzial in der Fertigung besser auszuschöpfen. Ein Beispiel dafür, wie dies erfolgreich funktioniert, ist der automatische Tool-Path-Generator ‚TPGen‘. Grid Dynamics, ein Softwareentwicklungsunternehmen mit Expertise in KI und physikalischen Anwendungen wie Robotik, hat das Tool entwickelt, das dank Wandelbots Roboter-Betriebssystem ‚Nova‘ auf mehr als 300 verfügbaren Robotermodellen lauffähig ist. TPGen wurde entwickelt, um unterschiedliche Inspektions- und Verar-beitungsprozesse zu unterstützen, zum Beispiel automatische Machbarkeitsanalysen und Tool-Path-Generierung, die zeitaufwändige manuelle Schritte ersetzen. Nova dient als herstellerübergreifende Automatisierungsplattform für Robotik und deckt alles von der Geometrielogik bis hin zu Roboterbahnen im System ab.

Als roboterunabhängiges System ermöglicht Nova Softwareunternehmen wie Grid Dynamics die Entwicklung softwaregesteuerter Roboteranwendungen. In der Praxis ermöglicht dies die automatische Pfadgenerierung aus CAD-Daten selbst für komplexe Bauteile. Zudem beinhaltet dies die Optimierung nach Qualitäts- und Zykluszeitkriterien, um optimale Bewegungsabläufe für die Roboter zu generieren. Eine ergänzende Machbarkeitsprüfung bewertet, ob ein Werkstück mit dem vorhandenen Sensor oder Roboter geprüft werden kann und welcher Anteil beispielsweise einer Schweißnaht zugänglich ist.

TPGen besteht aus den zwei Säulen geometrische Algorithmen (3D-Analyse, Sichtbarkeits-/ Erreichbarkeitsberechnung, Pfadoptimierung) und Robotik (Kollisionstests, Bewegungsplanung, Erreichbarkeitsprüfungen). Mehrere dafür erforderliche APIs, wie Reichweitenprüfungen und kollisionsfreie Bewegungsplanung, wurden in Nova integriert, damit TPGen die gesamte Prozesskette abdecken kann. Die Firma SmartRay, Spezialist für 3D-Sensortechnologie, nutzt TPGen, um eigene vollintegrierte Lösungen für die Schweißnahtprüfung schneller zu planen und robuster zu betreiben.

Effizienz auch in bestehenden Anlagen

TPGen App auf Wandelbots ‚Nova‘. © Wandelbots

Der Ansatz ist insbesondere für bestehende Anlagen interessant: Anstatt direkt am Roboter zu programmieren, wird die Komplexität auf die Software und Simulation verlagert, wodurch sich Produktionsausfälle vermeiden lassen. Gleichzeitig können etablierte Bewegungslogiken standortübergreifend genutzt werden. Der Plattformansatz ist skalierbar und herstellerunabhängig.

Die CAD-basierte Bahngenerierung unterstützt auch die robuste Handhabung von Varianten und Toleranzen. Sie berücksichtigt bereits in der Planungsphase Unterschiede bei Bauteilen und Vorrichtungen.

Aufgrund ihrer offenen Architektur ist die Lösung nicht auf die Schweißnahtprüfung beschränkt. Vielmehr können die zugrunde liegenden Algorithmen und Robotikmodule auch für kamerabasierte Prüfungen, Klebe- oder Lackierprozesse sowie Oberflächenbearbeitungen eingesetzt werden.

Automatisierung ohne Produktionsausfälle

Katharina Jessa ist Chief Revenue Officer bei Wandelbots. © Wandelbots

Die Zusammenarbeit zwischen Wandelbots und Grid Dynamics zeigt, wie offene Plattformarchitekturen den Zugang zur industriellen Automatisierung erleichtern. KI- und Software-Know-how lässt sich so direkt in Produktionsumgebungen integrieren. Der Übergang zu softwaregesteuerter Automatisierung verläuft zwar langsamer als in digitalen Branchen, ist aber ein zentraler Schritt in Richtung Industrie der Zukunft.

In der Industrierobotik zeichnet sich ein ähnlicher Wendepunkt ab wie der, der bereits durch generative KI-Modelle in anderen Bereichen ausgelöst wurde. Die technologischen Grundlagen sind vorhanden; entscheidend ist nun, wie diese Systeme in der Praxis eingesetzt und in Roboterumgebungen integriert werden. Offen gestaltete Plattformen schaffen die dafür notwendigen Voraussetzungen und ermöglichen es, fortschrittliche KI-Modelle in realen Automatisierungsszenarien effektiv einzusetzen und weiterzuentwickeln.