menu close Teknologiens Mediehus
person Konto arrow_drop_down
Hurtig og billigt. Det er i dag de to helt centrale parametre, som en robotprogrammør orienterer sig efter, når han skal i gang med at instruere en robot i, hvordan den bedst udfører en ny opgave på fabriksgulvet.
I fremtiden kan en ny parameter vinde indpas, i takt med at grøn omstilling i industrien bliver mere udbredt. For hvad nu hvis man med automatiske modeller kan optimere robotternes energiforbrug ved at ændre måden, opgaverne udføres på.
Det er hvad Juan Esteban Heredia Mena, ph.d.-studerende ved Mærsk McKinney Møller Instituttet på Syddansk Universitet, arbejder med i sit ph.d.-projekt støttet af Elforsk, som fokuserer på energioptimering af små samarbejdende robotter, også kendt som cobots, hvor danske Universal Robots er markedsledende.
Første skridt er at kunne måle og registrere energiforbruget på hver enkelt bevægelse i robotten og de enkelte aktuatorer og motorer.
»Vi kortlægger energiforbruget opdelt i forskellige instruktioner, når en robot udfører en opgave som f.eks. at flytte et emne fra A til B. Når vi kender energiforbruget på de enkelte instruktioner, kan vi begynde at udvikle modeller til energioptimering,« siger Juan Esteban Heredia Mena, der har taget turen fra Ecuador til Odense i jagten på grønne robotter.
Den kvikke læser vil måske indvende at energiforbruget på de mindre elektrisk drevne robotter ikke udgør en stor del af det samlede energiforbrug på en fabrik. Bearbejdnings- processer i CNC-maskiner og sprøjtestøbemaskiner og maskiner drevet af hydraulik og pneumatik har som regel et langt større energiforbrug. Men der er særligt to forhold, som gør, at selv mindre energioptimering på robotter kan vise sig at være en god investering.
»Flere erstatter strømforsyningen med batterier, fordi man gerne vil gøre robotterne mobile. Dér er energien ikke uendelig, og derfor bliver energiforbrug et central parameter for oppetid i produktionen. For det andet begynder vi at se større flåder af robotter, og når vi nærmer os 100 robotter, så begynder energiforbruget at kunne ses,« siger han.
Danmark har med Paris-aftalen forpligtet sig til at reducere den samlede udledning af drivhusgasser med 70 procent i 2030. Tidligere har klima, energi- og forsyningsminister Dan Jørgensen fået kritik for at være for ensporet fokuseret på at sikre vedvarende energi og i stedet lade energioptimeringer glide i baggrunden.
Samme debat fik i 2019 de store danske industrivirksomheder Danfoss, Grundfos, Velux og Rockwool til at stifte interesseorganisationen Synergi, der taler for investeringer i mere energieffektive teknologier.
På SDU viser de første modeller, at det faktisk er muligt at optimere robottens energiforbrug ved at justere på instruktioner.
»Afhængig af forholdene kan vi optimere energiforbruget med 10-30 procent. Det kan være at planlægge robotternes arbejdsopgaver bedre, så vi undgår standby-tid, som er energikrævende, ligesom vi kan reducere robotarmens hastighed, hvis opgaven ikke er tidskrævende,« siger Juan Esteban Heredia Mena.
Lige nu er modellen 96 procent korrekt. En måde at sænke strømforbruget er at skrue ned for hastigheden på robotarmen, hvis tid ikke er en afgørende faktor. Og så er planlægning af opgaver helt centralt, især på de små cobots fra Universal Robots.
»Standby-positionen er særligt udfordrende for de små samarbejdende robotter, da de ikke kan fastlåses i en bestemt position på samme måde som de større industrirobotter. Standby-mode er den tilstand, hvor robotterne forbruger mest energi,« siger Juan Esteban Heredia Mena.
Her er det ikke kun robottens egne bevægelser, der bliver afgørende, men i mindst lige så høj grad, hvordan opgaverne planlægges på tværs af fabriksgulvet. Her kan nye IoT-platforme være det bindeled, der samler data fra produktionen og dermed optimerer flowet mellem de forskellige arbejdsstationer og reducerer robotternes standby-tid.
Det er ikke kun programmører og slutbrugere af robotterne, der kan bidrage til at bremse energiforbruget. En del af løsningen er også placeret hos robotproducenter som Universal Robots, når de udvikler næste generation robotter.
»Jo flere letvægtsmaterialer du kan introducere på robotterne, jo mindre energi skal der bruges. Tænk, hvis du kunne bygge robotter i kulfiber i stedet for aluminium,« siger Juan Esteban Heredia Mena.
Energiforbrug har været et lille, men etableret forskningsfelt inden for robotforskning i de seneste ti år. Det meste af forskningen har dog været målrettet de tunge afskærmede industrirobotter, der ofte anvender hydraulik i stedet for elektricitet. Juan og hans SDU-kolleger er de første i verden til at undersøge og udvikle modeller dedikeret til små samarbejdende robotter.
»Vi håber at vores viden fra cobots kan føres med over på de større industrirobotter, der ofte også har et større energiforbrug, da de er tungere. Vores modellering kan anvendes til andre automationssystemer, der bruger motorer. Men energioptimering er særligt for robotarme, der manipulerer med objekter, og det kan ikke direkte overføres til andre applikationer, f.eks. mobile robotter, fordi de ikke ophober energi, der kan udnyttes på samme måde som robotmanipulatorer,« fortæller han.
Allerede til foråret er den første prototype på software, der kan bruges til energioptimering af robotter fra Universal Robots, klar til at blive præsenteret. Dermed vil en robotoperatør eller programmør kunne inkludere energiforbrug som en parameter, når en opgave planlægges, idet softwaren vil give forslag til, hvordan en opgave udføres mest energivenligt, og fortælle, hvordan det påvirker robottens hastighed.
På længere sigt håber Juan Esteban Heredia Mena, at robotter i industrien kan blive energimærket, på samme måde som forbrugerelektronik har været det i årtier.
