Af Palle Vibe, Alt om Data
Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.
Hvert år mødes topforskere fra hele verden for at drøfte nye perspektiver inden for robotteknologi, og som del af denne konference afholdes også en international dyst, hvor robotter skal løse nye typer opgaver med relevans for industrien. IROS-konkurrencen er kendt i hele det internationale robotmiljø som noget af en udfordring, men det lykkedes det syv mand store danske deltagerhold fra SDU Robotics under Syddansk Universitet at vise, at robotter ikke bare kan programmeres til at manipulere faste komponenter som cylindre, skruer og møtrikker, men også bøjelige og fleksible dele som kabler, ledninger og gummibånd. Og det åbner utallige perspektiver for fremtidens industrirobotter.
Anders Glent Buch fra SDU Robotics er lektor ved Mærsk Mc-Kinney Møller Instituttet på Syddansk Universitet.
SDU-holdet vandt ikke bare førsteprisen, men fik tildelt det højeste antal point, der nogensinde er givet i konkurrencen, samt en tidsbonus. Det er første gang, et hold har opnået det maksimale antal point i IROS-sammenhæng og tilmed er blevet tildelt en tidsbonus, og denne præstation har givet genklang i både videnskabelige og industrielle miljøer kloden over.
To robotter i samspil
Udfordringen var givet og bestod i at få robotter til at fjerne forskellige komponenter fra et såkaldt eksperimentelt NIST Task Board, som er en komponentplade på 40 x 40 centimeter, og siden placere dem korrekt på pladen igen. Man kan sammenligne med det populære legetøj for småbørn, hvor det gælder om at putte de rigtige figurer ned i de rigtige huller på en kasse.
”Vi valgte at bruge to robotter, hvoraf den ene var udstyret med et farvekamera og den anden med en programmerbar bit-skruemaskine,” forklarer lektor Anders Glent Buch fra SDU Robotics.
Anders Glent Buch tjekker komponenternes placering på prøvepladen som led i forberedelserne til konkurrencen.
De to robotter eller robotarme er fra danske Universal Robots, men var begge udstyret med gribemekanismer med udskiftelige ”fingre”, konstrueret og 3D-printet af forskerne selv.
I alt var 28 forskellige smågenstande af metal eller plastik samt bløde og bøjelige emner som ledninger og gummibånd på forhånd placeret på eksperimentpladen. Konkret var der tale om 4 metalcylindre, 18 skruer, to små plastiktandhjul, et BNC-stik, et Ethernet-stik samt et USB-kabel og et gummibånd.
Farvekameraet hjalp robotterne til at lokalisere og genkende de forskellige komponenter på prøvepladen, der var opmærket, så robotterne kunne ”se”, hvordan den stod orienteret på prøvebænken.
De syv danske deltagere efter sejren. De befinder sig i SDU Robotics laboratorium i universitetets underetage, hvorfra den globale dyst blev transmitteret.
Vandt også i 2018
På grund af corona-restriktionerne blev konkurrencen afviklet virtuelt, og for SDU-holdets vedkommende foregik deltagelsen fra et laboratorium under det tekniske fakultet, hvor en række kameraer dokumenterede slagets gang.
Begge delopgaver skulle klares på højst to timer. For den danske robotløsning tog det omkring 10 minutter at afmontere delene og 17 minutter at placere dem korrekt tilbage igen.
Forinden havde SDU-holdet brugt en måned, hvor deltagerne arbejdede både dag og nat med forberedelser.
”Løsningen er faktisk en videreudvikling af det setup, SDU deltog med i WRS-konkurrencen i Japan i 2018 og også vandt,” afslører lektor Anders Glent Buch, og det vækker naturligvis opmærksomhed, at danske forskere nu for anden gang inden for to år har vundet en international robotkonkurrence.
Netop fordi IROS-konkurrencen er kendt i hele det internationale robotmiljø, er de danske deltagere selvsagt glade over, at lykkedes at demonstrere, at robotter ikke kun kan montere faste dele og løsne skruer og plastiktandhjul, men også manipulere bøjelige ting som kabler og remme.
Det er arbejde, der i dag må udføres manuelt, men som den danske vinderdeltagelse viser, vil det i fremtiden kunne klares automatisk af programmerede robotter.
Særligt det faktum, at det danske hold fik to robotter til at arbejde så minutiøst og præcist sammen om en fælles opgave, imponerede dommerpanelet.
Både konference og konkurrence
Konkurrencens officielle navn er ”2020 IROS Robotic Grasping and Manipulation Competition”, og IROS står for ”International Conference on Intelligent Robots and Systems”.
Hvis man spørger, hvilke praktiske perspektiver der ligger i de danske forskeres løsninger, svarer Henrik Bindslev, der er dekan på SDU’s Tekniske Fakultet, at holdet med den præmierede løsning har demonstreret, at besværlige opgaver med at samle og skille apparater ad, som i dag kræver fingernemme folk, kan udføres automatisk af robotter. Dermed kan mange mennesker fremover lettes eller helt frigøres fra ensformige og nedslidende arbejdsrutiner. Det vil til eksempel kunne være på genbrugsstationer, hvor kasserede apparater, maskiner og elektronik nu vil kunne blive skilt ad maskinelt med henblik på genbrug af deres materialer frem for at blive smidt direkte på lossepladsen eller til forbrænding.
To opgaver skulle løses
1. Disassembly
Først gjaldt det om at afmontere delene og løfte dem op fra prøvepladen og smide dem ned i en tom bakke ved siden af. Hver type komponent forudsatte sin egen særlige håndtering, idet eksempelvis kablerne og gummiremmene var viklet om forskellige klemmer, skruer og holdere og først skulle snos rundt og ud af robotgriberne, før de kunne frigøres.
Her udgjorde ikke mindst de længere kabler en udfordring, fordi de skulle drejes og vrides på vidt forskellige måder for at kunne blive fjernet fra prøvebrættet. Nogle af udfordringerne krævede desuden, at den ene robot først skulle fjerne tingen og dernæst række den til den anden, som derpå lod den falde ned i bakken, fordi gribemekanismen på den ene robot ikke altid egnede sig til at slippe emnet. Det var eksempelvis tilfældet for den del af udfordringen, hvor den programmerbare skruemaskine skulle løsne nogle bolte efter først at have fundet den rigtige størrelse og type bit.
Gribemekanismen på denne robotarm kunne ikke direkte droppe den løsnede bolt i bakken, så i stedet blev den afleveret til den anden robot, som her var forsynet med gribefingre, så den kunne slippe emnet og lade det falde.
2. Assembly
Anden del af opgaven bestod i at samle delene igen og montere dem på prøvepladen i samme orden og stand, som robotterne oprindelig fandt dem.
Delene skulle dog ikke først samles op fra bakken, men blev lagt ud i tilfældig orden på en separat plade, der også var forsynet med lokaliseringsmærker.
Flere etaper af denne samleproces foregik på samme måde som første gang, om end blot i omvendt orden og rækkefølge. Dog udgjorde navnlig ledningerne og gummibåndet særlige problemer.
Eksempelvis skulle USB-kablet ikke bare vikles korrekt omkring sine klemmer, skruer og holdere igen, men også stikkes korrekt i USB-porten.
Gummibåndet krævede sin robot eller faktisk to, da det forudsatte nøje koordineret og koreograferet samarbejde mellem begge robotter for at placere det korrekt omkring to aksler, som det oprindelig sad på. Først skulle den ene robot lægge den ene ende af gummibåndet omkring den første aksel og holde den der, indtil den næste robot kunne gribe båndet og trække det ud til næste aksel og lægge det omkring denne.
Så gælder det disciplinen, hvor der skal skrues 18 bolte løs fra prøvepladen.
Det er ikke let for en robot at vikle ledninger ud og op fra holdere, klemmer og skruer.
Der skal to til en gummibånds-tango. Det kræver et nøje koordineret samarbejde.
USB-stikket er vendt rigtigt, og nu skal det i. Det simple er indviklet for en robot.
USB-stikkets ledning kan gøre mange knuder. Også det klarede den danske opstilling.
Så er vi klar! De to danske robotarme løste opgaven bedre end konkurrenterne.