Smart Robotic Systems for Customized Manufacturing

Evidencioni broj: TR35007
Rukovodilac: Dr Petar B. Petrović, redovni profesor
Organizacija koordinator: Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu
Organizacije učesnici: Fakultet tehničkih nauka u Novom Sadu
Korisnik istraživanja:IKARBUS a.d. - Fabrika autobusa i specijalnih mašina – u restruktuiranju, Zemun
Broj istraživač-meseci: 72
Trajanje projekta: 4 godine

Projekat TR35007 je finansiran sredstvima koja su obezbedjena kroz fond za Program projekata tehnološkog razvoja – Mašinstvo i industrijski softver, Ministarstva prosvete, nauke i tehnološkog razvoja, za ciklus 2011–2014.

Predmet istraživanja na ovom projektu su novi koncepti proizvodnih sistema za ekstremno diverzifikovanu proizvodnju i njihova primena u domaću industriju.

Ključno tehnološko svojstvo koncepta ekstremno diverzifikovane proizvodnje jeste ekstremna fleksibilnost, koja se po svojim karakteristikama približava ili izjednačava sa fleksibilnošću koju poseduje čovek u okviru manuelnih sistema. U generičkom smislu, osnovni sadržaj ovakvog koncepta jesu inteligencija i kognitivna svojstva, koji su ugrađeni u opremu i proizvodni sistem u celini. Postojeće stanje kao i trendovi u stvaranju generičkih znanja iz domena veštačke inteligencije ukazuju na činjenicu da izgradnja potpuno autonomnih inteligentnih proizvodnih sistema praktično primenljivih u industrijskim uslovima nije realna u skorijoj budućnosti. U okviru ovog projekta istražuje se jedno prelazno rešenje - hibridni sistem ostvaren kroz simbiotsku interakciju čoveka sa mašinski sistemom. Unutar ovog sistema robot ili druga automatska oprema, izvršava repetitivne rutinske zadatke, a čovek, koristeći svoja izuzetna senzorska svojstva i superiornu inteligenciju, obezbeđuje autonomnu funkciju sistema u realnom vremenu. Ovaj koncept se detaljno razrađuje u okvirima robotske montaže, sa fokusom na zadatke robotskog spajanja delova i robotskog zavarivanja, pri čemu se zadatak simbiotske interakcije robota i čoveka u ovim okvirima ostvaruje kroz tutorsku funkciju čoveka i nove mehanizme prenosa znanja i veština sa čoveka na robotski sistem. Istraživački rezultati i hipoteze se verifikuju eksperimentalnim putem kroz izgradnju demonstracione instalacije na Mašinskom fakultetu i u proizvodnim pogonima kompanija članica konzorcijuma, čiji će osnovni sadržaj biti hibridni robotski sistem, simbiotski spregnut sa čovekom u izvršavanju postavljenog zadatka.

Projekat TR35007 je struktuiran i sastoji se iz pet radnih paketa:

1. Menadžment projekta (TR35007 RP_01)
2. Interfejs za simbiotsku spregu čovek-mašina i transfer znanja/veština na mašinski sistem (TR35007 RP_02)
3. Virtuelni model proizvodnog procesa i planiranje tehnološkog zadatka (TR35007 RP_03)
4. Praktična verifikacija i izgradnja demonstracionih instalacija (TR35007 RP_04)
5. Diseminacija i transfer znanja u industrijsko okruženje i obrazovanje inženjera (TR35007 RP_05)

Zadaci:

• Konceptualne osnove i razrada varijantnih modela dvosmerne komunikacije čoveka i mašine i akvizicionih algoritama za transfer znanja i veština sa čoveka na mašinu;
• Konceptualne osnove i razrada modela generalizacije čovekovog ponašanja u razrešavanju kompleksnih situacija tokom izvršavanja postavljenog zadatka;
• Senzorski sistem - sistemi bazirani na informaciji o kontaktnoj sili i vizuelnoj informaciji koje se uvode u sistem upravljanja kao dopunske povratne sprege koje robot neposredno povezuju sa njegovim okružnjem; Razvoj eksperimentalnog sistema:
• višekomponentni senzorski sistem za registrovanje kontaktne sile u zadacima spajanja sa primenljivošću u realnom vremenu;
• 3D sistem veštačkog gledanja na bazi optičke triangulacije struktuirane svetlosti;
• Sistem za obradu, fuziju i prepoznavanje senzorskih signala, posebno novi koncepti redundantne informacije o generalizovanom vektoru sile i sistem za optičku triangulaciju struktuirane svetlosti; Razvoj i realizacija generalizovanog digitalnog interfejsa otvorene arhitekture sa velikom gustinom digitalnih i analognih kanala, i specijalizovanog za različite oblike interakcije (uključujući i upravljačku) sa procesima u realnom vremenu;
• Konceptualne osnove i razrada modela semantičke interpretacije obrađenih senzorskih signala - svest robota o stanju okruženja u kome deluje;
• Postavka konceptualnih osnova za izgradnju specijalnog haptičkog interfejsa koji omogućava fizičku spregu manipulacionog robota i čoveka, pri čemu čovek ima nadređeni status tutora i može da saopštava kretanja robotu po teleoperatorskom konceptu različitog nivoa rezolutnosti definisanja informacionog sadržaja koji se razmenjuje.

Zadaci:

• Dogradnja funkcije robotskog simulatora u razvojno okruženje u izabrani komercijalno raspoloživi CAD paket za prostorno geometrijsko modeliranje;
• Dogradnja funkcije akvizicije geometrijskih informacija iz realnog okruženja u izabrani komercijalno raspoloživi CAD paket za prostorno geometrijsko modeliranje;
• Izgradnja interaktivnog interfejsa za vizuelizaciju odstupanja nominalnog od stvarnog stanja okruženja i generatora/simulatora izmenjenog plana izvršenja tehnološkog zadatka;
• Izgradnja hardverskog interfejsa za vizuelizaciju robotskog sistema u realnom vremenu i tutorsku interakciju čovek-robot u izvršenju zadatka.

Eksprimentalna verifikacija kritičnih teoretskih koncepata na laboratorijskim instalacijama i praktična verifikacija osovnih konceptualnih okvira ključnih istraživačkih cljeva projekta TR35007 na demonstracionim instalacijama u kompanijama članicama konzorcijuma projekta i/ili kompanijama poslovno zainteresovanih za rezultate projekta u okivrima tehnologije visokovarijantne tehnologije montaže:

• Izgradnja regionalnog Competence Center na Mašinskom fakultetu u Beogradu za domen inteligentnih robotskih sistema za tehnologiju montaže i zavarivanje/plazma sečenje (postojeća oprema, oprema koju donira kompanija MILLER USA, oprema koju donira kompanija YASKAWA Motoman, oprema FTN dostupna za korišćenje kroz projekat TR35007, dodatna oprema koju finansira MPNTR kroz projekat TR35007, adaptacija postojećeg prostora koju finansira MPNTR kroz projekat TR35007).
• Demonstraciona instalacija 1: IKARBUS / VDL Bus Chassis hibridni sistem za robotsko zavarivanje modula nove generacije noseće strukture niskopodnih autobusa - izgradnja tehnolške ćelije koja će u završnoj fazi projekta TR35007 biti dovedena u potpuno funkcionalno stanje i dalje, kao referentna instalacija, replikovana za potrebe kompanije Ikarbus i drugih kompanija domaće industrije. Kompanija Ikarbus ulaže rad svojih inženjera i pratićih operativnih službi, kupuje potreban broj industrijskih robota specijalizovanih za tehnologiju zavarivanja, po dokumentaciji Mašinskog fakulteta realizuje novoprojektovanu specijalnu opremu (servoupravljani pozicioneri, pribori i ostali mehanički hardver), upravljački sistem, senzorski sistem, na koje se implementira specijalni industrijski softver za realiazaciju bazne upravljačke funkcije ćelijskog kontrolera i specijalno razvijen multimedijalni interfejs za simbiotsku interakciju čovek-mašina.
• Demonstraciona instalacija 2: INSA - hibridni sistem za robotsku montažu familije modula sklopa vodomera - izgradnja modularne tehnološke linije koja će u završnoj fazi projekta TR35007 biti dovedena u potpuno funkcionalno stanje i dalje, kao referentna instalacija, replikovana za potrebe kompanije i kompanija domaće industrije. Kompanija Insa ulaže rad svojih inženjera i pratićih operativnih službi, kupuje potreban broj industrijskih robota specijalizovanih za tehnologiju montaže (SCARA konfiguracije), po dokumentaciji Mašinskog fakulteta realizuje novoprojektovanu specijalnu opremu (konvejerski sistem, sistem za uvođenje delova u proces, specijalni pribor za montažu malogabaritnih mehaničkih delova, ostali mehaničkih hardver MEMS tipa), upravljački sistem, senzorski sistem, na koje se implementira specijalni industrijski softver za realiazaciju bazne upravljačke funkcije ćelijskog kontrolera i specijalno razvijen multimedijalni interfejs za simbiotsku interakciju čovek-mašina.
• Demonstraciona instalacija KOLUBARA
• Demonstraciona instalacija SMEDEREVAC
• Demonstraciona instalacija KIKINDA

Zadaci:

• Osavremenjavanje kurseva za obrazovanje mladih inženjera na Mašinskom fakultetu u Beogradu i Fakultetu tehničkih nauka u Novom Sadu, posebno kursa za Mehatronske sisteme i srodnih multidiciplinarnih kurseva;
• Uvođenje novih sadržaja i tematskih okvira za izradu doktorskih disertacija na doktrorskim studijama Mašinskog fakulteta u Beogradu i Fakulteta tehničkih nauka u Novom Sadu;
• Specijalni Workshop na temu inteligentnih robotskih sistema;
• Transfer tehnologije i organizacionih/funkcionalnih modela kroz uspostavljanje bliske saradnje na prostoru Evropske unije u okviru programa Evropskih tehnoloških platformi sa programski komplementarnim individualnim tehnološkim platformama: Future Manufacturing Technologies - ManuFUTURE, European Robotics Platform - EUROP, European Platform on Micro- and Nanomanufacturing - MINAM, Advanced Research and Technology for Embedded Intelligence and Systems - ARTEMIS, European Platform on Smart Systems Integration - EPoSS, koristeći instrumente nacionalnog i regionalnog nivoa.

Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet
Prof. Petar B. Petrović
Prof. Miroslav D. Pilipović
Prof. Žarko A. Spasić
Prof. Božica Bojović
Prof. Živana B. Jakovljević
Doc. Slavenko M. Stojadinović
Vladimir Đ. Miković, istraživač saradnik
Nikola A. Lukić, istraživač doktorant
Ivan R. Danilov, istraživač doktorant
Lazar Matijašević, istraživač doktorant

Fakultet tehničkih nauka Novi Sad
Prof. Janko J. Hodolič
Prof. Miodrag J. Hadžistević
Doc. Igor M. Budak
Doc Đorđe B. Vukelić

IKARBUS a.d.
Direktor Aleksandar Vićentić, dipl. inž.
Direktor proizvodnje Petar Baltić, dipl. inž.

Prof. Dr.-Ing. Petar B. Petrovich
Belgrade University
Faculty of Mechanical Engineering
Production Engineering Dpt.
Kraljice Marije 16,
11120 Belgrade, SERBIA
Phone: +381 11 3302435
e-mail: pbpetrovic@mas.bg.ac.rs
e-mail: pbpetrovic@gmail.com