Digital Twin kann physische Systeme schützen und neue Benutzer schulen

Bildnachweis: CC0 Public Domain

Es ist komplizierter als das Kopieren und Einfügen, aber digitale Zwillinge könnten laut Forschern der University of Kentucky der Weg für die zukünftige Herstellung sein. Sie entwickelten eine virtuelle Umgebung, die auf Mensch-Roboter-Interaktionen basiert und die physische Einrichtung eines Schweißers und sein Projekt widerspiegeln kann. Der als digitaler Zwilling bezeichnete Prototyp hat Auswirkungen auf die Entwicklung von Fertigungssystemen und die Ausbildung von Schweißanfängern. Sie veröffentlichten ihre Arbeiten in der IEEE / CAA Journal von Automatica Sinica.

“Dieser Arbeitsstil der Mensch-Roboter-Interaktion trägt dazu bei, die betriebliche Produktivität und den Komfort der Benutzer zu verbessern. Die datengesteuerte Analyse des Schweißerverhaltens kommt einer weiteren Ausbildung von Schweißeranfängern zugute”, sagte der Papierautor YuMing Zhang, James R. Boyd Professor für Elektrotechnik an der Universität von Kentucky.

Die Forscher ließen einen Schweißer mit einem manuellen Schweißbrenner und einem Bewegungsverfolger von einem Menschen demonstrieren. Ihre Bewegungen werden auf eine Maschine übertragen, die tatsächlich schweißt. Sensoren in der physischen Schweißumgebung geben Daten an den Menschen zurück. Auf die physische Umgebung und eingehende Daten kann über eine erweiterte virtuelle Realität zugegriffen werden, in der der Mensch entsprechende Anpassungen vornehmen kann.

“In derzeit entwickelten digitalen Zwillingen sind Menschen die Beobachter der physischen Systeme – der Informationsfluss ist eine Möglichkeit”, sagte Zhang. “Für Prozesse, bei denen Intelligenz vom Menschen benötigt wird, wie z. B. präzises Schweißen, muss die Mensch-Roboter-Interaktion in die digitalen Zwillinge integriert werden, damit die operativen Fähigkeiten des Menschen verbessert und die Rollen, die er spielt, von Beobachtern auf Dominatoren übertragen werden können.”

Die Forscher verfolgten auch das Verhalten von sechs Schweißern mit unterschiedlichen Erfahrungsstufen im digitalen Zwillingssystem. Alle Schweißer konnten die gleiche Schweißaufgabe mit unterschiedlicher Zufriedenheit ausführen. Die Analyse ergab die unterschiedlichen Muster im Betriebsverhalten der qualifizierten und ungelernten Schweißer und letztendlich in ihrer Arbeit.

“Die erfolgreiche Mustererkennung bei qualifizierten Schweißeroperationen sollte dazu beitragen, die Ausbildung von Schweißanfängern zu beschleunigen”, sagte Zhang.

Die digitale Zwillingsumgebung könnte beispielsweise Anfängern einen sicheren Raum bieten, um Techniken ohne das Risiko gefährlicher oder kostspieliger Schäden zu üben, da das System darauf trainiert werden könnte, potenziell schädliche Muster zu erkennen und herunterzufahren.

“In zukünftigen Arbeiten planen wir, eine effiziente Schweißerschulung für Anfänger zu untersuchen, die auf diesem entwickelten interaktiven Mensch-Roboter-Schweißen mit den erkannten Mustern von erfahrenen Schweißern basiert, und das System zu aktualisieren, um die Zusammenarbeit mit mehreren Robotern zu unterstützen, sodass einige komplexere Schweißvorgänge abgeschlossen werden können durch dieses System “, sagte Zhang. “Als solches kann die Anwendbarkeit des Systems stark erhöht werden.”


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Mehr Informationen:
Qiyue Wang et al. Digital Twin für interaktives Mensch-Roboter-Schweißen und Analyse des Schweißerverhaltens, IEEE / CAA Journal von Automatica Sinica (2020). DOI: 10.1109 / JAS.2020.1003518

Bereitgestellt von der Chinese Association of Automation

Zitat: Digital Twin kann physische Systeme schützen und neue Benutzer schulen (2021, 7. April), die am 8. April 2021 von https://techxplore.com/news/2021-04-digital-twin-physical-users.html abgerufen wurden

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