ソフトウェアはNASAがロボットプログラミングプロセスを自動化するのを助けます

ロボット工学によるプロセスの自動化には多くの利点がありますが、ロボットにはプログラミングが必要です。プログラミングは通常手動のプロセスであり、複雑で衝突などのコストのかかる問題を引き起こす可能性があります。 NASA Advanced Composites Projectは、ユニバーサルロボットの協働ロボット（コボット）を使用して飛行機のヒューズラグの検査を自動化するだけでなく、ロボットソフトウェアシミュレーション開発者のRoboDKのソフトウェアを使用してコボットのプログラミングを自動化するプロセスに取り組んでいます。このシステムは、完全に手動の検査プロセスよりも優れた、より一貫性のある結果を提供しながら、時間とお金を節約する可能性があります。

NASA Advanced Composites Projectは、方法、ツール、プロトコルを改善するだけでなく、複合材料や構造のアプリケーションが増えるにつれて、開発と認証のタイムラインを短縮するために機能します。その目標の1つは、複合構造の検査を高速化し、検査手順で構造のどの領域も見逃さないようにすることで測定結果を改善することです。検査方法の1つは、赤外線サーモグラフィです。これは、正確な閃光を使用して熱のパルスを生成します。材料が冷えると、研究者は熱が部品をどのように流れるかを分析し、部品に損傷を与えることなく隠れた欠陥や異常な下部構造を明らかにします。ただし、赤外線検査装置は大きくて重いため、部品の全面を内外に移動させて総合検査を行う必要があります。飛行機の胴体などの大型の複合製品を手動で検査するには、複数のオペレーターが長期間必要であり、コストと複雑さが増します。

このプロセスを自動化するために、NASAラングレー研究所はRoboDKのソフトウェアを使用して、ユニバーサルロボットの2台のUR10コボットの検査パターンのプログラミングを自動化する方法をテストしています。研究者はこのソフトウェアを使用して、検査対象の部品、検査パターン、および検査ツールの動きのコンピューターモデルを作成しました。このソフトウェアには、ユーザーがPython、C＃、C ++、Matlab、VisualBasicなどのユニバーサルプログラミング言語を使用してロボットをプログラミングできるようにするアプリケーションプログラミングインターフェイス（API）があります。

検査プロセスが調整され、コボットが部品に対して適切に配置されると、コボットは事前にプログラムされたパスをたどって、検査機器を胴体の周囲の正確な位置に移動し、オペレーターがデータを取得するときに機器を所定の位置に保持できます。 。

ソフトウェアをアルゴリズムでカスタマイズして、検査パターンを表面に投影して検査プログラムをシミュレートおよび生成するなど、いくつかのタスクを自動化できます。アルゴリズムは完全にまたは部分的に自動化できます。つまり、オペレーターまたはロボットプログラマーが変更できる特定のパラメーターに従ってツールパスを生成します。カスタムの完全に自動化されたアルゴリズムを使用すると、ロボットをわずか数秒でプログラムできます、とRoboDKのCEOであるAlbertNubiolaは述べています。 NASA Advanced Composites Projectは、ロボットが胴体の表面をたどり、窓や穴を回避するためのツールパスを作成するアルゴリズムを使用しています。

このソフトウェアのAPIを使用すると、ユーザーはプログラムをオフラインで作成し、ロボットにダウンロードする前にシミュレーションすることもできます。 「ロボットのオフラインプログラミングは、ロボットシステムを格納庫やその他の場所に移動する前に計画作業を行う必要がある場合に非常に役立ちます」とNASAの解析力学アソシエイトであるジョシュアブラウンは述べています。シミュレーション機能は、複数のコボットを使用する場合に潜在的な問題となる軸の制限や衝突などの問題をチェックするために使用できるため、シミュレーション機能も役立つと彼は付け加えています。 「実際の金属を飛ばす前に、複数のロボットをステーションに持ち込み、それらを仮想的に連携させるのは非常に簡単です」とブラウン氏は言います。プログラムを作成してシミュレーションすると、ロボットにダウンロードできるため、追加のセットアップなしで検査を開始できます。

このシステムは開発の初期段階にあり、ブラウン氏は、検査システムのフレームワークを整備し、詳細の一部を検討することが目標であると述べています。現在、コボットは機体周辺のさまざまな領域に手動で移動してから、その領域の表面に基づいてスキャンを実行する前に再校正する必要があります。開発の次の段階では、コボットをリニアステージに取り付けて、システムの到達距離を約3メートルに延長します。その線形ステージを別の線形ステージまたは線形ステージのペアに取り付けて、システムの到達範囲を別の軸または平面に拡張することもできます。

このシステムは、1人のオペレーターが検査プロセスを監視できるため、時間と費用を節約できる可能性があります。ロボットは航空機の周りの最も実用的で包括的な経路を移動するため、プログラミングとシミュレーションによって効率が保証されます。シミュレーションは、潜在的にコストのかかる問題を防ぐこともできます。さらに、コボットには、安全性低下モードに切り替えるタイミングを監視し、人と接触すると動作を停止する安全システムがあります。これにより、人々は彼らと緊密に協力することができるため、赤外線検査中に他の検査または製造プロセスを行うことができます。この方法は、部品全体を確実に検査するために使用できるため、検査結果の品質を向上させる可能性もあります。

ただし、ブラウン氏は、現時点では、このシステムが提供できる信頼性は、時間とお金の節約よりも価値があると述べています。 「ロボットを使用するということは、一貫性と、人為的ミスなしにまったく同じ場所でまったく同じ方法で戻って検査を行う能力を意味します」と彼は言います。 「人間のオペレーターはロボットのように動くことができないので、これに投資しています。」