Artificial Intelligence in Predicting Abnormal States in a Robotic Production Stand

eng Artykuł w języku angielskim DOI: 10.14313/PAR_241/5

Grzegorz Bojarczuk *, Miłosz Mazur **, Aleksander Piotr Wojciechowski **, wyślij Mariusz Olszewski ** * Festo Sp. z o.o., ul. Mszczonowska 7, 05-090 Janki k/Warszawy ** Politechnika Warszawska, Wydział Mechatroniki, Instytut Automatyki i Robotyki

Pobierz Artykuł

Abstract

The aim of the described study is an engineering solution to the problem of the implementation of artificial intelligence methods in predicting abnormal, extremely emergency states in robotic production stands. This task results from the need to improve the operational reliability of automated and robotic production lines, thus rationalizing the utility and cost values of these lines. The available hardware solutions as well as the existing and newly introduced new procedures and IT platforms are described. In the hardware part of the work, electric servo drives and gears of a multi-chain tripod robot were used, configured with the Festo Automation Suite software, programmed with the KEBA controller and the developed KeStudio application program.

Keywords

artificial intelligence, predicting of abnormal states, production stand, robotization

Sztuczna inteligencja w poszukiwaniu stanów anormalnych w zrobotyzowanym stanowisku produkcyjnym

Streszczenie

Celem opisywanych badań jest inżynierskie rozwiązanie problemu implementacji metod sztucznej inteligencji do poszukiwania stanów anormalnych, skrajnie awaryjnych, w zrobotyzowanych stanowiskach produkcyjnych. Zadanie to wynika z potrzeby poprawy niezawodności eksploatacyjnej zautomatyzowanych i zrobotyzowanych linii produkcyjnych, a tym samym racjonalizacji wartości użytkowej i kosztowej tych linii. Opisano dostępne rozwiązania sprzętowe oraz istniejące i nowo wprowadzane nowe procedury i platformy informatyczne. W części sprzętowej prac wykorzystano robota z mechanizmem trójłańcuchowym, z elektrycznymi serwonapędami przekładniowymi, skonfigurowany za pomocą oprogramowania Festo Automation Suite, zaprogramowany za pomocą sterownika KEBA oraz opracowanego programu aplikacyjnego KeStudio.

Słowa kluczowe

przewidywanie stanów nienormalnych, robotyzacja, stanowisko produkcyjne, sztuczna inteligencja

Bibliografia

  1. Olszewski M., Mechatronizacja produktu i produkcji – przemysł 4.0 (Mechatronization of the Product and the Production – Industry 4.0). „Pomiary Automatyka Robotyka”, Vol. 20, No. 3, 2016, 6–28, DOI: 10.14313/PAR_221/13.
  2. Kaliczyńska M., Kluczowe technologie Przemysłu 4.0 (Key Technologies of Industry 4.0). „Automatyka”, Nr 1–2, 2018, 95–96.
  3. Olszewski, M., Mechatronika (Mechatronics). „Automatyka”, Nr 1–2, 2018, 97–99.
  4. Olszewski, M., Przemysł 4.0 (Industry 4.0). „Automatyka”, Nr 1–2, 2018, 99–104.
  5. Bord of Management, Messe München GmbH: automatica, Optimize your Production. Face the Future of Manufacturing. Final Edition 2018, [www.automatica-munich.com].
  6. Robotik und Production, Integration, Anwendung, Lösungen. [In:] Highlights der automatica, Vol. 3, No. 3, TeDo Verlag GmbH, Marburg (2018).
  7. Olszewski M., automatica 2018. Optimize your Production. „Automatyka”, Nr 10, 2018, 109–124.
  8. Piątek Z., Collaborative and Mobile Robots. AGV Report from the Market. APA – Automatyka Podzespoły Aplikacje, Reports 2019.
  9. Olszewski M,: Współczesna robotyka (Modern Robotics), Part III, Essay Robotics. „Automatyka”, Nr 9, 2019, 89–107.
  10. Poreda R., Gracel J., The Introduction of Robotics. Six Common Mistakes. „Automatyka”, Nr 3, 2019, 40–42.
  11. Staniszewska, A., Zrobotyzowany przemysł (The Robotised Industry). „Automatyka”, Nr 3, 2019, 89–107.
  12. Olszewski M., Modern Industrial Robotics. „Pomiary Automatyka Robotyka”, Vol. 24, No. 1, 2020, 5–20, DOI: 10.14313/PAR_235/5.
  13. Grzebień S., System nadzorujący stanowisko produkcyjne w przemyśle 4.0 (A System for Supervising a Production Stand in Iindustry 4.0). MSc thesis (Promoter M. Olszewski). Warsaw University of Technology, 2017.
  14. Gajewski P.M., Rozwiązania wybranych problemów informatycznych w projektach racjonalizacji technicznej procesów produkcyjnych przygotowania powierzchni prowadzonych w firmie SciTeeX (Solutions of Selected IT Problems in Projects of Technical Rationalization of Production Processes of Surface Preparation Carried out at SciTeeX). BSc thesis (Promoter M. Olszewski). Warsaw University of Technology, 2018.
  15. Kwiatkowski P.K., Zrobotyzowana mobilna stacja paletyzująca z robotem współpracującym (Robotized, Mobile Pallatization Stand Based on Collaborative Robot). MSc thesis (Promoter M. Olszewski, work awarded in the Competition “Young Innovations”, PIAP, in 2019 and by Siemens and the Rector of Warsaw University of Technology, in 2019). Warsaw University of Technology, 2019.
  16. Karpowicz N.A., Jacyniuk M.T., Projekt pneumotronicznego robota portalowego z serwopozycjonowaniem realizowanym przez wyspę zaworową Festo Motion Terminal (Design of a Pneumotronic Portal Robot with Servo Positioning by  the Valve Isle Festo Motion Terminal). BSc thesis (Promoter M. Olszewski). Warsaw University of Technology, 2020.
  17. Trocki D., Opracowanie sterowania ręcznego oraz zrobotyzowanego stanowiska lakierniczego (Development of Manual Control and Robotic Painting Stand). MSc thesis (Promoter M. Olszewski, work awarded by Siemens and the Rector of Warsaw University of Technology, in 2020). Warsaw University of Technology, 2020.
  18. Mazur M., Wojciechowski A.P., Implementacja komunikacji oraz nadzoru danych przy użyciu metod sztucznej inteligencji dla robota wielołańcuchowego – tripoda EXPT (Implementation of Communication and Data Supervision Using Artificial Intelligence Methods for a Multi-Chain Robot –Ttripod EXPT). BSc thesis (Promoter M. Olszewski), Warsaw University of Technology, 2021.
  19. Panasiuk J., Kaczmarek W., Robotyzacja procesów produkcyjnych (Robotization of Production Processes). PWN, Warszawa 2017.
  20. Stumm S., Braumann J., von Hilchen M., Brell-Cokcan S., On-site Robotic Construction Assistance for Assembly Using a-priori Knowledge and Human-Robot Collaboration. [In:] Rodić A., Boranglu T. (eds), Advances in Robot Design and Intelligent Control, Vol. 540, Springer 2017.
  21. Pilz T., Neue Wege in der Robotik beschreiten. Robotik und Produktion. Integration, Anwendung, Lösungen, 3, 2018, 8–10.
  22. Merlet J.P., Solving the Forward Kinematics of a Goughtype Parallel Manipulator with Interval Analysis. “International Journal of Robotics Research”, Vol. 23, 2004, 221–235, DOI: 10.1177/0278364904039806.
  23. Zhang D., Parallel Robotic Machine Tools. Springer, New York, Heidelberg 2010.
  24. Stoll W., Bionik. Lernen von der Natur – Impulse für Innovation. Edition Festo, Esslingen 2018.
  25. Łaski P.A., Kinematic Analysis of Parallel Manipulators. Publisher Politechnika Świętokrzyska, M121, Kielce 2019.
  26. Olszewski M., Elektryczne napędy i serwonapędy siłownikowe (Electric Drives and Servo Motors). „Automatyka”, Nr 1–2, 2020, 106–110.
  27. www.vxchnge.com/blog/iot-statistics.
  28. www.astor.com.pl, Wydawnictwa ASTOR.
  29. www.automatica-munich.com – Bord of Management, Messe München GmbH.
  30. www.vxchnge.com/blog/iot-statistics – Gyarmathy K., Comprehensive Guide to IoT Statistics You Need to Know in 2020.
  31. www.scraitec.com/en/applications/predictive-maintenance/ – Scraitec, predictive maintenance.
  32. www.scraitec.com – Scraitec
  33. www.elunic.com/en/predictive-maintenance – Elunic, predictive maintenance.
  34. www.elunic.com/en/shopfloor-io – Elunic, shopfloor-io,
  35. https://c3.ai – C3.ai.
  36. https://erium.de/loesungen/#erium-managment – Erium.
  37. www.festo.com/cms/pl_pl/16520.htm – Festo.
  38. www.festo.com/cat/en-gb_gb/data/doc_ENGB/PDF/EN/EXPT_EN.PDF – Documentation of the Manipulator from Series Tripod EXPT, Festo.
  39. www.festo.com/cat/en-gb_gb/data/doc_engb/PDF/EN/DGE-ZR_EN.PDF – Drive Documentation DGE, Festo.
  40. www.festo.com/media/pim/252/D15000100122252.PDF Serwo Motor Documentation EMMS-AS, Festo.
  41. www.keba.com/download/x/6f7f955268/keba_kecontrol_keconnect_c5_product_catalogue.pdf – Control Data Shit C5, KEBA.
  42. www.festo.com/cat/pl_pl/data/doc_ENGB/PDF/EN/CMMT-AS_EN.PDF – Serwo Drive CMMT-AS, Festo.
  43. www.keba.com/file/downloads/industrial-automation/data-sheets/KeTop_T70_Datenblatt_web.pdf – Documentation of the Operator Panel KeTop, KEBA.
  44. www.balena.io/docs/reference/OS/overview/2.x – BalenaOS,
  45. www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/netiotnetfield-edge/niot-e-tijcx-gb-reeis – Industrial Computer.
  46. www.rtautomation.com/technologies/opcua – OPC UA.
  47. www.rtautomation.com/industrial-networking/modbus/modbus-as-a-data-transport-over-opc-ua – Modbus, OPC UA.
  48. https://mqtt.org – MQTT Broker.