Konsten att få flera robotar att samarbeta optimalt

Emile Glorieux har utforskat hur man planerar robotars rörelser i förväg så att de gör ett perfekt jobb direkt vid produktionsstart. Hans forskningsresultat innebär att företag som Volvo Cars kan producera plåtkomponenter snabbare, mer energieffektivt och utan defekter. Den 9 juni presenterade han sin doktorsavhandling på Högskolan Väst i Trollhättan och kan nu titulera sig doktor i produktionsteknik.
Emile Glorieux har tagit fram nya datorbaserade metoder som gör det möjligt att helt automatiskt planera rörelserna i flerrobotssystem där man flyttar produkter och delar från en maskin till en annan. Det handlar om att skapa ett optimalt arbetsflöde i automatiserade produktionssystem där robotarna rör sig och genomför sina uppdrag på ett effektivt sätt redan före produktionsstart. Hans forskning är speciellt inriktad på robotar som flyttar plåtkomponenter, till exempel karosspaneler i bilindustrin.
– Inställningar av parametrarna som styr robotars rörelser görs ofta manuellt idag, både före och även under produktionen. Man testar olika ad-hoc-lösningar tills robotrörelserna och flödet fungerar, berättar Emile Glorieux.
– Det här är rätt så opålitligt eftersom det hänger på operatörens erfarenhet och man riskerar skador på utrustningen. Därför behövs det verktyg som systematiskt planerar robotars rörelser i materialhanteringssystem.
– Med de nya datorbaserade metoderna justeras de olika parametrarna automatiskt före produktionsstart med hjälp av en virtuell modell av multirobotsystemet. På så vis kan inkörningstiden för produktionsmomentet minimeras och produktiviteten ökar.
Ger kortare produktionstid
Rörelseplaneringen handlar till exempel om att få robotarna att röra sig i rätt hastighet, i rätt banor och koordinera dem så att de inte krockar med varandra. Med optimal rörelseplanering och koordinering av robotarnas rörelser blir det möjligt att korta produktionscykeltiden. Dessutom blir produktionen blir mer energieffektiv, slitaget på robotarna minskar och produktkvaliteten ökar.
Unikt helhetsgrepp
– Under mitt forskningsarbete blev det tydligt hur viktigt det är att ta hänsyn till kritiska moment i multirobotsystemen och att hantera dem som ett tvärvetenskapligt problem. I forskningen ingår därför att även undersöka hur man till exempel optimerar designen av vaccumsugkopparna som lyfter plåtkomponenten så att designen blir anpassad till rörelseplaneringen. För att uppnå optimal balans måste man se till helheten. Detta har varit en utmaning, men det är också det som är unikt med min forskning. I tidigare forskningsprojekt har man enbart behandlat de olika problemen var för sig.
Lovande tester hos Volvo Cars
Genom att utveckla nya effektiva simuleringsmodeller, nya matematiska modeller och datoralgoritmer har Emile Glorieux skapat nya metoder som optimerar produktivitet, energieffektivitet och slitage på robotarna. Metoderna har sedan testats i fallstudier i Volvo Cars pressfabrik med mycket lovande resultat. Testerna visar att stora förbättringar kan uppnås vid volymproduktion med hjälp av Emiles metod.
– Bara att få robotarna att arbeta några tiondelar av en sekund snabbare betyder mycket för ett volymproducerande företag som Volvo Cars, där tiden är en oerhört viktig faktor.
Emile har samarbetat med kolleger på Chalmers tekniska högskola kring energieffektivisering och när det gäller undersökningen av hur gripdesign och produktkvalitet kan optimeras, har han bildat ett internationellt samarbete med forskare vid det universitetet i engelska Warwick. Även det Trollhättebaserade teknikföretaget Binar AB har varit delaktigt eftersom de tillverkar robotar till Volvo Cars.
Vill testa i fler fabriker
I nästa steg vill Emile Glorieux gå vidare och genomföra fler tester i verklig produktionsmiljö för att kunna utveckla verktyg.
– Jag ser fram emot nya utmaningar inom det här forskningsområdet. Jag har fler idéer om hur man kan utveckla applikationer för volymproduktion.
Efter nästan fyra års forskningsarbete kan Emile Glorieux nu titulera sig doktor i produktionsteknik.
Merparten av hans arbete med doktorsavhandlingen har genomförts i forskningsmiljön Produktionsteknik Väst vid Högskolan Väst.
Hans forskning har finansierats av Västra Götalandsregionens projekt PROSAM som ska stimulera strategisk forskningssamverkan inom produktionsteknik mellan Högskolan Väst och Chalmers tekniska högskola. I det här forskningsprojektet har samverkan mellan lärosätena inneburit kunskapsutbyte och olika former av samarbeten mellan forskargrupper.
Text och Foto: Christina Axelson