Bringt die Automatisierung von Industrierobotern auf ein neues Niveau

Skyline Robotics hat erreicht, was viele andere Unternehmen versucht haben, aber nicht perfektionieren konnten. Dem israelischen Unternehmen ist es gelungen, das Fensterputzen für die Wolkenkratzer der Welt zu automatisieren – eine Aufgabe, die seit über 100 Jahren manuell erledigt wird.

Um die Fensterputzaufgabe zu automatisieren, hat Skyline Ozmo entwickelt, ein System, das einen Industrieroboter, ein computergestütztes Bildverarbeitungssystem, künstliche Intelligenz (KI) und maschinelle Lerntechnologien kombiniert. Was früher drei bis vier Monate Handarbeit erforderte, erledigt Ozmo automatisch in etwa der Hälfte der Zeit. Aber am wichtigsten ist, dass das System die Sicherheit gewährleistet, indem es menschliche Arbeiter von der Fensterwaschplattform oder dem „Korb“ entfernt.

Für die manuelle Fensterreinigung sind drei oder vier Personen erforderlich – zwei im Korb, eine auf dem Dach und in manchen Fällen eine weitere Person auf dem Boden. Ozmo benötigt nur eine Person auf dem Dach, um den Korb, die Strom- und Wasserquellen sowie den Kran zu steuern, während der Roboter die Reinigung übernimmt.

Für seine Strom- und Wasserversorgung ist Ozmo so definiert, dass es in die bestehende Infrastruktur der Gebäudeinstandhaltungseinheit (BMU) eines Gebäudes passt. Im Korb beherbergt ein Tisch verschiedene Arten von Sensoren und Computern. Der Roboterarm und seine LiDAR-Kamera, die Laser zur Bildgebung nutzt, stehen oben auf dem Tisch. Sobald der Tisch in den bereits vorhandenen Fensterputzkorb eines Gebäudes eingeklemmt ist, ist das System betriebsbereit.

Laut Ross Blum, COO von Skyline Robotics, arbeitet das Skyline-Team seit fünf Jahren am Ozmo-Projekt und unternimmt dabei iterative Schritte, um alle notwendigen Technologieteile zu integrieren. Dazu gehören der Industrieroboter selbst und die Programmierung, die es seinem Arm ermöglicht, menschliche Bewegungen beim Fensterputzen nachzuahmen.

„Der Roboterarm kommuniziert mit der LiDAR-Kamera, die dem Roboter ‚Sicht‘ bietet, und mit einem Kraft-Drehmoment-Sensor am Ende der Reinigungsbürste, der Ozmo das ‚Tastgefühl‘ vermittelt“, erklärt Blum. „Die Systemsoftware fungiert als Gehirn und sammelt Daten von mehreren verschiedenen Kameras und Sensoren mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 Mal pro Sekunde, um die Bewegungen des Roboters anzupassen und den effizientesten Reinigungsweg zu erreichen, während gleichzeitig Ozmos Abstieg an der Seite eines Wolkenkratzers automatisiert wird.“ ”

Für das Ozmo-System setzt Skyline die wasserdichte Version eines KUKA Robotics KR AGILUS Industrieroboters in Verbindung mit einer softwarebasierten KI ein, die die Fensterputzanwendung ermöglicht. Skyline hat einen Algorithmus entwickelt, der Feedback zur Kraftsteuerung und anderen Variablen ermöglicht, die dann steuern, wie viel Druck der Roboter auf das Glas ausübt.

Die Reichweite des Roboters beträgt 1,1 Meter. Laut Blum „war einer der wichtigsten Faktoren, warum sich Skyline für KUKA entschieden hat, nicht nur die Glaubwürdigkeit der Marke und des Weltklasse-Teams, das dahinter steht, sondern auch, weil der Roboterarm von KUKA den Strapazen einer Outdoor-Umgebung gewachsen ist, während die.“ Die meisten anderen Marken schaffen das nicht.“

Blum fügte hinzu, dass die Roboter IP65-zertifiziert und sehr zuverlässig seien und dass ihre sechsachsige Bewegung auch für Skyline wichtig sei, insbesondere wenn es um die Annäherung an komplexe Fassadengeometrien an einem Gebäude gehe. Der Mikrocontroller KUKA KR C5 spielte auch eine große Rolle bei der Einhaltung der weltweit unterschiedlichen Korbgewichtsbeschränkungen. Der Controller wiegt bis zu 35 Pfund. weniger als andere Optionen und nimmt deutlich weniger Platz ein. In einigen Fällen kann Skyline so auch bei geringeren Gewichtsgrenzen mehrere Arme in einem Korb unterbringen.

„Wir wollen die Vorreiter sein, wenn es darum geht, Roboter außerhalb kontrollierter Umgebungen zu bringen“, sagte Blum. „Und um dies zu erreichen, sind wir davon überzeugt, dass KUKA der richtige Automatisierungslieferant für eine Partnerschaft ist. Sie sind bereit, die Robotik über die typischen Anwendungen hinaus voranzutreiben.“

Die gesamte in Ozmo integrierte Technologie ist äußerst fortschrittlich, insbesondere die Software- und Hardwarekomponenten. Sie ermöglichen es Skyline, nicht nur die Bewegungen des Roboters im laufenden Betrieb zu steuern und anzupassen, sondern auch den Systemkorb/die Plattform, in dem der Roboter fährt, in Echtzeit zu stabilisieren. Was dies so schwierig macht, ist, dass man sich auf unerwartete Variablen wie Windböen oder Fehlfunktionen des Krans einstellen muss, die dazu führen könnten, dass eine Seite des Korbs weiter absinkt als das andere Ende. Ozmo kann alle diese Variablen verarbeiten und sofort kompensieren, um eine qualitativ hochwertige Reinigung und den dafür effizientesten Abstiegsweg sicherzustellen.

Zur Stabilisierung nutzt Ozmo den KUKA-Roboterarm selbst als Methode, um eine Gegenkraft auf einen instabilen Korb auszuüben. Der Arm des Roboters bleibt für eine weitere halbe Sekunde am Gebäudefenster, um zu verhindern, dass der Korb wackelt. Laut Blum ist Skyline das erste und einzige Robotikunternehmen, das den Roboterarm erfolgreich auf diese Weise einsetzt.

5 Ws von „sprechendem“ Beton

Scharf schießender Landwirtschaftsroboter

Nachhaltiges Bauen mit großem Potenzial

„Viele Robotikunternehmen wollen in das Geschäft mit der automatisierten Fensterreinigung einsteigen“, sagte Michael Brown, Chairman und CEO von Skyline Robotics. „Die Wahrheit ist jedoch, dass dies sehr komplex und mathematisch ist, insbesondere im Hinblick auf KI und maschinelles Lernen. Man kann einem Roboter nicht einfach einen Korb geben und denken, das sei alles. Wir arbeiten seit Jahren mit Fensterputzern zusammen, um unser System zu perfektionieren und sicherzustellen, dass es über die notwendigen Algorithmen für alle möglichen Variablen verfügt.“

Er wies auch darauf hin, dass Partnerschaften der Schlüssel zur Entwicklung von Ozmo seien. „KUKA hat uns bei jedem Schritt beraten und wir könnten uns wirklich keinen besseren Partner wünschen“, sagte er. „Sobald wir die sogenannte Proof-of-Concept-Phase in New York City abgeschlossen haben, planen wir ein erneutes Treffen mit KUKA, um zu besprechen und Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie wir unser Produkt mit ihrer Technologie optimieren oder weiter verbessern können. Für uns ist die Zusammenarbeit mit KUKA entscheidend für den Erfolg unseres Unternehmens.“

Dieser Artikel wurde von KUKA (Sterling Heights, MI) verfasst. Weitere Informationen finden Sie hier.

Dieser Artikel erschien erstmals in der Augustausgabe 2023 des Motion Design Magazine.

Weitere Artikel aus dem Archiv lesen Sie hier.

Themen: