05.07.2017

CocktailBot 4.0 – Vernetzte Roboter arbeiten zusammen

FZI zum dritten Mal bei Stallwächterparty der Landesvertretung Baden-Württemberg in Berlin

FZI bei der Stallwächterparty

Auf der diesjährigen Stallwächter Party in Berlin zeigt das FZI Forschungszentrum Informatik ein praktisches Beispiel wie flexible, robotergestützte Fertigungsprozesse in einer digitalen Produktion von morgen aussehen werden. In einem Team aus fünf Robotern mixt der CocktailBot 4.0 nach Kundenwunsch individuelle Getränke. Zu seiner Bestellung wählt der Gast den Namen einer der 15 größten Städte Baden-Württembergs aus, anhand dessen er auf einem großen Tablet den Fortschritt seines Getränks live mitverfolgen kann. Die kleine Produktionsstraße mit zwei Förderbändern passt direkt und automatisch bei jeder Bestellung über die webbasierte Bedienoberfläche auf dem Tablet den Prozess an. Der BarBotManager koordiniert die verschiedenen Aufträge und dirigiert, welcher Roboter zu welchem Zeitpunkt welche Aufgabe übernimmt. Die unterschiedlichen Roboter und Greifer von verschiedenen Herstellern werden über die Software ROS-I herstellerunabhängig gesteuert, koordiniert und synchronisiert.

In fünf Schritten zum fertigen Cocktail

Im ersten Schritt nimmt der erste Roboter, ein Universal Robots UR-5 mit SCHUNK PG-70 Greifer, das passende Glas aus einem Rack und stellt dieses auf das erste Förderband. Dabei stehen ihm zwei Gläsertypen zur Auswahl: ein längliches Glas für Softdrinks oder Longdrinks und ein flacheres Glas für Whiskys und Co. Der Roboter greift das Glas in der Mitte und arbeitet sich dann in einer Spirale nach außen vor. Eine besondere Herausforderung in der Planung war dabei die Aufnahme des über Kopf im Rack stehenden Glases. Um ein Umgreifen zu vermeiden, lässt der Roboter das Glas elegant durch spezielle, 3D-gedruckte Greiferbacken gleiten.

Der zweite Roboter, ein SCHUNK LWA 4P Powerball Roboter, füllt im Anschluss Eiswürfel in das Glas. Hierbei war es wichtig, aus einem unsortiertem Eisbehälter mit „Schüttgut“ die richtige Menge Eis herauszunehmen zu können. Eine speziell hierfür entwickelte Schaufel garantiert, dass immer die richtige Menge Eis entnommen wird. Schließlich muss der Roboter der genauen Geschwindigkeit des Förderbands folgen und die Eiswürfel in das sich bewegende Glas einfüllen.

An der nächsten Station steht ein KUKA KR10 Agilus, ein sehr schneller, kompakter Roboter, der je nach Bestellung die entsprechende Alkoholsorte in das Glas füllt. Zur Auswahl stehen Whisky, Rum, Wodka und Gin. Natürlich kann der Alkohol auch ganz weggelassen, oder gleich ein alkoholfreies Getränk bestellt werden. Der KUKA Roboter ist mit einer innovativen 3-Finger-Hand von Robotiq ausgestattet. Diese erlaubt es, die verschiedenen Flaschenformen sicher zu greifen. Eine weitere große Herausforderung in der Vorbereitung war das Einfüllen des Alkohols in das sich bewegende Glas. Die Ausschenkhilfe benötigt eine dynamische Bewegung, während der Roboter gleichzeitig dem Förderband sicher folgen muss. In Zusammenarbeit mit der am FZI entwickelten Software ROS-I MotionPipline bietet der KUKA-Roboter jedoch die notwendige Flexibilität und Agilität für diese anspruchsvolle Aufgabe.

Der vierte Roboter, wieder ein Universal Robots UR-5, nimmt mit speziellen Greiferbacken an einem SCHUNK PG-70, das Glas vom Förderband und fügt, je nach Bestellung, einen passenden Softdrink (Cola, Tonic, Bitter Lemon, Organgensaft, Wasser mit und ohne Kohlensäure) hinzu. Alternativ, wenn beispielsweise ein „Whisky on the Rocks“ bestellt wurde, stellt der Roboter das Glas direkt auf das zweite Laufband. Beim Zapfen an einem handelsüblichen Softdrink-Spender wird berücksichtigt, ob Eis und/oder Alkohol mitbestellt wurde. So kann der Roboter adaptiv für eine gleichmäßige Füllhöhe sorgen.

An der letzten Station steht ein großer Universal Robots UR-10 Roboter, der zunächst einen Strohhalm in das Glas steckt und das Glas anschließend vom laufenden Band greift. Auch an dieser Station muss der Roboter sich beim Einfügen des Strohhalms und bei der Glasaufnahme exakt an die Förderband-Geschwindigkeit anpassen. Als Greifer kommt hier ein für MRK-Anwendungen optimierter Weiss WSG 25 Greifer zum Einsatz. Dieser erlaubt eine direkte, sichere Interaktion mit dem Ausgaberoboter. Bei der Ablage der Drinks auf dem interaktiven Ausgabetisch wird die bei der Bestellung ausgewählte Stadt angezeigt, so dass Verwechslungen bei der Ausgabe vermieden werden können.

Vorsegmentierung mithilfe von Kamerasystemen

Eine weitere Besonderheit des CocktailBot 4.0 ist der Einsatz einer virtuellen DVS (Dynamic Vision Sensor)-Kamera, die es erlaubt mit speziellen Differenzbildern zu arbeiten. Das FZI setzte diese Kamerasysteme bereits im Kontext der Neuro-Robotik ein und nutzt bei der Stallwächterparty deren Fähigkeit, bewegte Objekte vorzusegmentieren. Im Anschluss können angepasste Bildverarbeitungsalgorithmen und Filterketten das bewegte Glas auf dem Förderband sicher detektieren. Dies ermöglicht es den Roboterstationen ihre Bewegungen auf die bewegten Gläser abzustimmen und einen flexiblen Fertigungsprozess umzusetzen. Durch den Einsatz von 3D-Drucktechniken war es dem FZI sehr schnell möglich, zusammen mit Studenten spezialisierte Greifer und Komponenten für den CocktailBot 4.0 zu entwickeln. Der CocktailBot 4.0 zeigt eindrucksvoll wie reale Industrie 4.0-Anwendungen durch flexible, vernetzte Roboter zusammen mit innovativen Sensorkonzepten und Rapid Prototyping schnell umgesetzt werden können. Gleichzeitig bleibt die Bedienung über die Web-App einfach und intuitiv und erfordert kein Fachwissen über den Prozess oder die Robotertechnik.

Live miterleben auf Facebook und Twitter

Erleben Sie den CocktailBot 4.0 auf der Stallwächterparty 2017 in Berlin oder erfahren Sie an dieser Stelle und auf den Social Media Kanälen des FZI mehr. Weitere Informationen, Videos und Fotos finden Sie auf Facebook und Twitter. Ein detailiertes Video können Sie sich auf YouTube ansehen.

Ansprechpartner und Projektverantwortlicher: Arne Roennau

 

 

Stallwächterparty 2017
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