från forskning till småföretag



Relevanta dokument
Ämnesområden. Examensarbete inom datavetenskap (1DV41E) Martin Fredriksson

WermTec Industriteknik din kompletta leverantör av industriell teknik.

Inför projektuppgiften. Markus Buschle,

8% 6% 4% 2% 0% -2% -4% -6% -8% p. BNP IT-budget

A metadata registry for Japanese construction field

OFTP2: Secure transfer over the Internet

SOLAR LIGHT SOLUTION. Giving you the advantages of sunshine. Ningbo Green Light Energy Technology Co., Ltd.

MekatronikInfo för M, Nov

Resultatkonferens Välkommen!

Sara Skärhem Martin Jansson Dalarna Science Park

Examensarbete Introduk)on - Slutsatser Anne Håkansson annehak@kth.se Studierektor Examensarbeten ICT-skolan, KTH

Robotik och realtidssystem. Roger Henriksson

Den Disruptiva Utmaningen. Christian Sandström, Tekn Dr. Chalmers och Ratio. Disruptive, Computer Sweden 16 oktober 2014

Utlysningar 2015 och aktuella

DEN SMARTA STADEN NU OCH I FRAMTIDEN. Björn Lahti, Helsingborg stad & Jenny Carlstedt, Sweco

TRENDERNA SOM FORMAR DIN VERKLIGHET 2014 ÅRETS IT AVDELNING

Beijer Electronics AB 2000, MA00336A,

Nya möjligheter med M3 Technology. Björn Svensson, Björn Torold

UTMANINGAR MED FORSKNINGSPROGRAM

Designmönster för sociala användningssituationer

FLYGFORSKNING SVERIGE - BRASILIEN

ABOUT US LIABILITY - SAFETY - QUALITY. Participates in the following Technical Committees SIS/TK 282

LARS. Ett e-bokningssystem för skoldatorer.

SWESIAQ Swedish Chapter of International Society of Indoor Air Quality and Climate

Mathematical Cryptology (6hp)

Stad + Data = Makt. Kart/GIS-dag SamGIS Skåne 6 december 2017

Framtidens Fabrik. Produktionssystem för kunskapsintensiva produkter automation och flexibilitet för ökad industriell konkurrenskraft

Thesis work at McNeil AB Evaluation/remediation of psychosocial risks and hazards.

Isometries of the plane

D-RAIL AB. All Rights Reserved.

The road to Recovery in a difficult Environment

Support Manual HoistLocatel Electronic Locks

Ansökan till Vinnova PROJEKTUPPGIFTER. Diarienummer. Inskickad. Utlysning

Innovation Enabled by ICT A proposal for a Vinnova national Strategic innovation Program

Factory in a Box Mobile Production Capacity on Demand

Sustainability transitions Från pilot och demonstration till samhällsförändring

KPMG Stockholm, 2 juni 2016

Svensk presentation Anita Lennerstad 1

Hållbar utveckling i kurser lå 16-17

SAS VIYA JOHAN ELFMAN ROLAND BALI

TNS Sifo Navigare Digital Channels

Välkommen in på min hemsida. Som företagsnamnet antyder så sysslar jag med teknisk design och konstruktion i 3D cad.

Politikerdag 2013 Från GIS till Geografisk förståelse. Lars Backhans

Not everything that counts can be counted, and not everything that can be counted counts. William Bruce Cameron

Kunskapsintensiva företagstjänster en förutsättning för en konkurrenskraftig industri. HLG on Business Services 2014

Fujitsu Day Göteborg 8 oktober

Är du lönsam lille vän (och för vem)?! Operationaliseringen av samverkan och dess implikationer för humaniora!

Utvecklings- och tillväxtplan för ett hållbart Åland

Botnia-Atlantica Information Meeting

Rekonfigurerbar produktion

HUR OCH VARFÖR DIGITAL!

5G SOM DIGITAL INFRASTRUKTUR FÖR TRANSPORTSEKTORN

Kursplan. FÖ3032 Redovisning och styrning av internationellt verksamma företag. 15 högskolepoäng, Avancerad nivå 1

Att analysera företagsdynamik med registerdata (FAD) Martin Andersson

Utlysningar 2015 och aktuella

ISO STATUS. Prof. dr Vidosav D. MAJSTOROVIĆ 1/14. Mašinski fakultet u Beogradu - PM. Tuesday, December 09,

Webbtillgänglighet. Tillgänglighet på webben. Hörselskadades behov. Synskadades behov. Kognitivt funktionshindrades behov. Rörelsehindrades behov

Configuration Management

Adding active and blended learning to an introductory mechanics course

Nationellt stöd för finansiering av mjukvaruberoende innovation ANDREAS ALLSTRÖM

Om oss DET PERFEKTA KOMPLEMENTET THE PERFECT COMPLETION 04 EN BINZ ÄR PRECIS SÅ BRA SOM DU FÖRVÄNTAR DIG A BINZ IS JUST AS GOOD AS YOU THINK 05

Strategic Innovation Programme for the Swedish Mining and Metal Producing Industry

Grönt ljus för hållbara jobbresor

Automation Region 6 September 2013

Strategy for development of car clubs in Gothenburg. Anette Thorén

Mis/trusting Open Access JUTTA

Kompetenscentrum - Några kommentarer och reflektioner kring start och drift. Lars Ekedahl.

Profilinformation Flygteknink 2019, Ingo Staack

DE TRE UTMANINGARNA..

Syns du, finns du? Examensarbete 15 hp kandidatnivå Medie- och kommunikationsvetenskap

Automation Region. Affärsdriven systemutveckling genom agila metoder. Stefan Paulsson Thomas Öberg

possibilities Create a world innovation mobility social yourself full of Employer branding nyckeln till att attrahera och behålla de bästa i Sandvik

Alla Tiders Kalmar län, Create the good society in Kalmar county Contributions from the Heritage Sector and the Time Travel method

Här kan du checka in. Check in here with a good conscience

Dokumentnamn Order and safety regulations for Hässleholms Kretsloppscenter. Godkänd/ansvarig Gunilla Holmberg. Kretsloppscenter

Programvaruintensiva system

Samarbete i större infrastrukturprojekt med informationsmodeller som bas genom hela BIM baserade processen

Viktig information för transmittrar med option /A1 Gold-Plated Diaphragm

Rosetta. Ido Peled. A Digital Preservation System. December Rosetta Product Manager

Steget efter CAD Data Management. Per Ekholm

FKG Stora Leverantörsdag Johan Frisk, VD OpiFlex.

OFFERT Innovativ Upphandling av Innovativ Teknik

Goals for third cycle studies according to the Higher Education Ordinance of Sweden (Sw. "Högskoleförordningen")

Inför projektuppgiften. Markus Buschle,

PRODUCT MANAGEMENT. Klicka här för att ändra format. Klicka här för att ändra format på underrubrik i bakgrunden

Flytta din affär till molnet

Lönsamhet genom rätt underhåll. Senior Vice President, Business Area Manager Industrial Systems

PRODUKTINNOVATION Civilingenjör 180 p

Hur monteras olika modeller/ produkter i samma monteringsflöde?

Arrowhead - Process- och energisystem- automation

Arbetsplatsträff 5 april, 2017 Workplace meeting April 5, 2017

IT och funk0onshinder

Understanding Innovation as an Approach to Increasing Customer Value in the Context of the Public Sector

The GEO Life Region. Roland Norgren - Process Manager R&I. Creating the tools for the Healthy and Wellbeing Life.

Transforming Your Challenges Into Advantages

Här kan du sova. Sleep here with a good conscience

Smart specialisation in Sweden. Cecilia Johansson

Transkript:

Föreläsning EDA021: Robotar och realtid från forskning till småföretag Baserat på docentföreläsning dec 2005: R e s u r s m e d v e t e n R o b o t i k Klas.Nilsson@cs.lth.se Översikt Princip Begrepp Problem Perspektiv Strategi Teknik Forskning Framsteg Tid 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 2 2

Effektivt resursutnyttjande Vi har alla en känsla för att effektiv användning av resurser är viktigt. Hantering av resursbegränsningar helt avgörande inom produktutveckling (mobiltelefoner etc.) och tillämpad forskning (inbyggda system etc.) Ytterligare frågeställningar:? Resurspekter för omgivande system, från styrsystem och maskin till global nivå,? Hållbarhet (teknik, tillväxt, välstånd)?? Har robottekniken någon speciell/strategisk roll? 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 3 3 Resurser Resursdefinitioner: q Tillgänglig källa för stöd eller välstånd, som kan förbrukas vid behov [Princeton] q Allting som har identitet [wikipedia-cs]. q Allt som är naturligt förekommande och till nytta för människan [geografhic.org]. q Personer, utrustning eller material som behövs för att utföra en uppgift [Georgetown]. q Allt som används eller konsumeras vid utförandet av en function [Linux]. q Entitet som en organism använder eller konsumerar under dess livstid [estuaries.gov]. q Substans eller plats som en organism behöver för sin tillväxt, underhåll eller reproduktion [EU] Resurstyper Naturresurser Mänskliga resurser Tekniska resurser Semiresurser Ekonomiska Personal Försvars Etc. Globalt kritiska resurser Energi Vatten Råvaror 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 4 4

Tekniska resurser: inbyggda system Resurser inbyggda system Processortid Minne Kommunikation Enhetsfysiska (energi,..) Utvecklingsstid Begränsade och kopplade, nyttja optimalt för bästa möjliga produktegenskaper och vinst Cost: Production Market opportunity Interface: Interoperability Openness Usability Client satisfaction Adaptation: Portability Modifiability Evolvability Expandability Flexibility Configurability Reusability Scalability Performance: Performance (Speed) Timeliness (Deadlines) Determinism Security Robustness Reliability Availability Safety Design: Feasibility Maintainability Understandability Correctness Simplicity Integrability Testability&Debugging Tekniska resurser för hantering av råvaruresurser: Robotar... 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 5 5 Robotar Robotdefinitioner q Programmerbar mekanisk manipulator med minst fyra frihetsgrader. [ASEA klassisk] q Uppgiftsoberoende mekanisk enhet med minst tre frihetsgrader som utför en uppgift enligt givna i enheten ej inbyggda instruktioner vilka kan vara kommandon, program eller beskrivning av önskat resultat. Alternativt kan en robot utföra direkt motorik om operatörens snabbhet/styka/precition/närvaro förbättras på ett för tillämpningen avgörande sätt. [Klas 2005] 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 6 6

Produktion och tillverkningssystem Överlevnad kräver naturresurser: Mat/odling, Vatten, hälsa, skydd/säkerhet, samhörighet Välstånd/arbete dessutom Materialtillgång Produktion/tillverkning (Annat arbete grundas på dessa.) Tillverkningssystem (eng: manufacturing) innebär teknik för transformering av resurser till produkter som uppfyller kund- markandskrav. Därför, välstånd kräver god produktionsteknik. Hållbart välstånd även god återvinningsteknik! Prestanda/flexibilitet för lönsamhet/produktivitet: 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 7 7 Prestanda och händighet: snabba och korrekta rörelser Återkoppling från arbetsresultat till rörelser: Prestanda kräver lågnivåreglering (direkt gensvar) Tillämpbarhet kräver högnivååterkoppling (via användar-abstraktioner) Traditionella ansatser: 1. Akademiskt: Fult öppet generellt styrsystem; Komplicerat för enkla tillämpningar och svårt att säkerställa grundfuntionalitet för industriellt bruk. 2. Industriellt: Inkapslade tekniskt optimerade styrfunktionerer; för kända tillämpningskrav. Modularitet utformad för positionsreglering, endast specifikt stöd för återkoppling från yttre sensorer. Framtida sensorbaserad styrning har krävt förändringar vertikalt (på alla nivåer i styrsystemet, i många funktioner, bland multi-mloc). Teknikgap (10-20 år) mellan akademi och industri; stor kompetens men olika verkligheter. LTH-ansatsen: Kaskadkopplade realtidsprogramvaror: snabba reflex + medveten korrigering! Nära samverkan mellen forskning LTH och systemutveckling ABB: Integrerad lösning! Långsiktigt arbete med riktig implementering: Prototyp med produktiseringsmöjligheter! Implementering i tidigare projekt: 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 8 8

AUTOmatic defettling; gjutgodsrensning 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 9 9 EURON TechTransfer Award 05: Open platform for skilled motions in productive robotics Master Control Application Task description ABB controller VxWorks Work Cell controller Robot Language RPL/XML Trajectory generation 5Hz Path sync Arm control 250Hz <1ms Motor control Linux Arm Windows (any OS) user space kernel space F/T-sens. 8kHz 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 10 10

Role of Academia Torgny Brogårdh, Company Senior Specialist, ABB Robotics: Of course, robot manufacturer can develop advanced force control functionality using state of the art concepts by themselves. However, it is very difficult for a market driven industrial organization to mix short term product development with long term R&D targeting the research frontier. Thus, ABB points out that they had never been able to develop the innovative and high performance force control concepts for a wide range of applications without the long term R&D collaboration with the University of Lund. Moreover, even when the functionality is a product in the IRC5 controller, the open platform will be very important for ABB for the future development of new algorithms and new applications. Examples of such algorithms and applications are force controlled robot teaching, residualbased robot safety concept, force controlled metal sheet deformation and bending, robot elasticity compensation and automatic process model identification. 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 11 11 Prototyper och produkter Stubslipning och avgradning Unik prototyp hos slutkund Fortsatt forskning och produktutveckling pågår Montering: produkt Montering av koppling/momentomvandlare i produktion [@Ford] Implementerad i ABB:s nylanserade robotstyrsystem IRC5 Gemensam platform för forskning och applikationsutveckling, hos ABB Robotics (internt) Lund University (och senare @ikp.liu.se, @isa.upv.es) Avancerade systemintegratorer 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 12 12

Duktiga robotar för tillverkningsystem Idag (för stora företag): Bra men komplicerade robotsystem. Prestanda/ produktivitet baserat på systemmodeller och sensor-motor återkoppling. Imorgon: Enklare och billigare teknik för dagens små företag (i Europa, annars Kina): Behöver Duktig robot för små och medelstora företag! Vår produktion nära vår marknad, av resursskäl! Nystartat projekt; SMErobot: 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 13 13 Duktig robot En duktig robot skall: Förstå uppgiften Enkelt Flexibelt Utföra uppgiften Noggrant Snabbt Vara resurseffektiv Elektromekaniskt Tillverkningskostnad Energi Driftsättning/installation Hur skall robottekniken anpassas till småföretagen? 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 14 14

Ny robotprincip [ABB] Hög prestanda som för 6-leds parallell robot Stort arbetsområde och god flexibilitet som för traditionell seriell robot. 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 15 15 Parallell-Kinematisk Manipulator (PKM) Begränsningar: Traditionellt, för varje frihetsgrad/led adderas: Ledvekhet Ledonoggrannhet Masströghet och kostnad för driv-system ( av total kostnad) Ny PKM-struktur Verktygsorientering? 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 16 16

PKM av Gantry-typ Klassisk Gantry traversliknande PKM-princip 3 av 6 möjliga DOF LTH lab ABB-prototype 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 17 17 Simulering av PKM av Gantry-typ Takmonterad: Pespektiv Sidovy Topvy 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 18 18

Intuitiv uppgiftsbeskrivning Ytscanning med roboten: CAD- Modell Uppmätta punkter på arbetsstycket Automatisk anpassning Kraftreglering Helautomatiskt! Operatören behöver inte känna Till något om CAD-modellen. Surface curvature classification Surface boundary classification CAD data driven feature extraction Least squares fitting to CAD model Work object coordinate system calculation Local robot kinematic error calculation Automatisk Kalibrering & Generering av robotprogram Styrsystem 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 19 19 Duktig & lätt robot i litet företag Installation: Lätt att flytta Intuitiv kalibrering Instruktion: Enkel lead through Intuitivt med CAD data Intuitiv redigering Intuitiv uppgiftsdefinition Produktion: Enkel finjustering Intuitiv felhantering Kan användas som assistent # Ny mekatronik skapar nya möjligheter!! 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 20 20

SMErobot Fyraårikt EU-projekt, med LTH som huvudsaklig akademisk partner, tillsammans med Europas robotföretag. Video... DVD: Coffee Break Se www.smerobot.org för online-version samt vidare info. Ytterligare bilder kring vision och koppling till resurshantering... 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 21 21 : SMErobot inriktning 1 The robot capable of understanding human-like instructions By novel adaptation of computer/consumer electronics for low-cost robot interaction, we claim it is possible to create a robot capable of understanding human-like instructions. Devices of interest include ordinary computer peripherals to be made robust and integrated in new ways, but also the use of completely new devices that until now have never been thought of in a robotics context. One example, considering current SME manufacturing practices, is the use of so called digital paper and a position/orientation/forcesensing pen as a pointing device. Here the plan is to collaborate among others with Anoto, a highly innovative SME that has been 65 patent applications filed in Europe, and 110 worldwide. In the USA, where the patent process in faster, the following patents have so far been granted: US6502756, US6570104, US6666376, US6663008, US6674427, US6689966, US6586688, US6548768, US6719470, US6667695, US6732927, and US6698660. SMErobot 1: Billig mekatronik via konsumentelektronik 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 22 22

: SMErobot inriktning 2 The safe and productive human-aware space-sharing robot By the use of non-symmetric parallel structures enabling intrinsically safe robots that are stiff (accurate) and have lowweight (fast, safe), in combination with (traditional and new light-weight) serial manipulators, it will for the first time be possible to realize the safe and productive human-aware space-sharing robot. Safe but slow and/or inaccurate robots exist, as well as robots that are productive for large and medium enterprises, but the development of safe and productive (i.e., fast and accurate) robots is a central radically innovative concept based on the use of parallel kinematics. As for any parallel kinematics robot the drive systems are all centrally located (not in the links as now is the case), enabling lower cost and higher accuracy/stiffness. Additionally, in combination with low-weight serial links depending on application needs, the novel kinematical structure enables a large work space, inherent safety, and new ways to calibrate and interact within the SME workplace. The list of granted and exploitable patents includes: WO9830366, WO9914018, WO0206017, WO0234480, WO9830367, WO9958301, WO0222320, WO02058895 SMErobot 2: Ny mekatronisk robotprincip 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 23 23 : SMErobot inriktning 3 The three-day-deployable integrated robot system By developing novel mechanisms for predictable realtime interconnections of devices, and European-wide integration with the ability to establish new worldwide standards for modular components, the threeday-deployable integrated robot system comes within reach. The novelty here is the combination and integration of principles, followed by standardization for maximum impact. Cell-control systems with easily pluggable components are needed for rapid verification and configuration of work-cell setup, with support for simulation and program generation.... Proper cell configuration will be a matter of a few minutes instead of several hours. SMErobot 3: Pluggbar mekatronik; Inbyggd programvara? 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 24 24

Den ljusnande robotframtiden q Våra resurser försumbara, men påverkansmöjligheterna stora! Egna bidrag 2003-2005: Visionen för Datavetenskap; Resource-aware computing Produktiva robotar för effektivt resursutnyttjande. Huvudaktör i EUs nu största robotsatsning SMErobot, produktion nära marknad. Referensgrupp inför EU:s FP7 IEEE Robotics&Automation Society (RAS) next vision: IEEE RAS IAB initiative on Sustainable Manufacturing... Generating new Reglerteknisk tolkning av VINNOVA-resurser: Human errors Products Processes Services Knowledge Technology Resulting in Market changes Long-term effects Business Public actors Research Leading to Short-term Long-term Society Create Promotion Environment Sustainable growth VINNOVA The vision of the IEEE Robotics and Automation Society is to be the leading organizer of technical and scientific activities that lead to human-assisting robots and automation that provide services for global prosperity and quality of life. Resurser&Robotar Conditions Objective Välstånd... 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 25 25 Slut, tack, frågor? Tack för uppmärksamheten Tack till alla medarbetare inom LTH och ABB Vidare information kommer på: www.lucas.lth.se Min fråga: Hur relaterar resursmedveten robotik till ditt teknikområde? Era frågor? www.robot.lth.se 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 26 26

Postludium: Sammanfattning Resurmedveten Robotik Hantering av resursbegränsningar är av avgörande betydelse inom såväl produktutveckling som tillämpad forskning. I ett produktnära perspektiv har vi exempelvis de tekniska resurserna för s.k. inbyggda system, som kan sägas bestå av processortid, minne, kommunikation, enhetsfysiska resurser (såsom utrymme och energi) samt ingenjörstid. Resursernas åtgång och begränsning är ofta kopplade till varandra, och med mera resurser kan enhetens egenskaper såsom prestanda förbättras. För elektromekaniska system blir oftast de fysiska begränsningaran avgörande för vad som går att uppnå. Inom mekatronik integreras inbyggda system och elektromekanik, och med en optimerad konstruktion kan exempelvis en resurseffektiv (snabb men billig) robot skapas. Om en sådan robot göres lättanvänd och produktiv för varierande typer av företag och tillämpningar så skapas nya möjligheter för tillverkningssystem, som i sin tur utför transformering av just resurser till produkter. Kopplat till globalt begränsade materiella resurser och behovet av en hållbar tillväxt som kräver fysiskt arbete för såväl produktion som återvinning, så visar detta på behovet av robotik med flexibla anpassningar mot "hållbara" tillverkningssystem. En sådan ansats skulle kunna kallas resursmedveten robotik, som då grundar sig på användarvänlighet och unika mekatroniska lösningar. Ett förverkligande kräver god strategi i kombination med tillämpningsbara framsteg inom reglerteknik och programvaruteknik. 2006-10-25 Robotar och realtid - från forskning till småföretag 27 27