NASA가 로봇 프로그래밍 프로세스를 자동화하는 데 도움이 되는 소프트웨어

로봇으로 프로세스를 자동화하면 많은 이점이 있을 수 있지만 로봇에는 프로그래밍이 필요합니다. 일반적으로 수동 프로세스는 복잡하고 충돌과 같은 비용이 많이 드는 문제로 이어질 수 있습니다. NASA Advanced Composites Project는 Universal Robots의 협동 로봇(코봇)을 사용하여 비행기 동체 검사를 자동화할 뿐만 아니라 로봇 소프트웨어 시뮬레이션 개발자 RoboDK의 소프트웨어로 코봇 프로그래밍을 자동화하는 프로세스를 진행하고 있습니다. 이 시스템은 시간과 비용을 절약하는 동시에 완전 수동 검사 프로세스보다 더 우수하고 일관된 결과를 제공할 수 있습니다.

NASA Advanced Composites Project는 방법, 도구 및 프로토콜을 개선하고 응용 프로그램이 증가함에 따라 복합 재료 및 구조에 대한 개발 및 인증 일정을 단축하기 위해 노력합니다. 그 목표 중 하나는 복합 구조의 검사 속도를 높이고 검사 절차가 구조의 어떤 영역도 놓치지 않도록 하여 측정 결과를 개선하는 것입니다. 한 가지 검사 방법은 정확한 빛의 섬광을 사용하여 열 펄스를 생성하는 적외선 열화상 측정법입니다. 재료가 냉각되면 연구원들은 부품을 손상시키지 않으면서 숨겨진 결함과 비정상적인 하부 구조를 드러내기 위해 부품을 통해 열이 어떻게 흐르는지 분석합니다. 그러나 적외선 검사 장비는 크고 무거우며, 종합적인 검사를 위해서는 부품의 전면을 안팎으로 움직여야 한다. 비행기 동체와 같은 대형 복합재 제품을 수동으로 검사하려면 오랜 기간 동안 여러 작업자가 필요하므로 비용과 복잡성이 추가됩니다.

이 프로세스를 자동화하기 위해 NASA Langley Research Center는 RoboDK의 소프트웨어를 사용하여 Universal Robots의 UR10 협동로봇 2개에 대한 검사 패턴 프로그래밍을 자동화하는 방법을 테스트하고 있습니다. 연구원들은 이 소프트웨어를 사용하여 검사할 부품의 컴퓨터 모델, 검사 패턴 및 검사 도구의 움직임을 생성했습니다. 이 소프트웨어에는 Python, C#, C++, Matlab 및 Visual Basic과 같은 범용 프로그래밍 언어를 사용하여 로봇을 프로그래밍할 수 있는 API(응용 프로그래밍 인터페이스)가 있습니다.

검사 프로세스가 보정되고 협동로봇이 부품과 관련하여 적절하게 배치되면 협동로봇은 사전 프로그래밍된 경로를 따라 검사 장비를 동체 주변의 정확한 위치로 이동하고 작업자가 데이터를 검색할 때 장비를 제자리에 고정할 수 있습니다. .

소프트웨어는 검사 프로그램을 시뮬레이션하고 생성하기 위해 표면에 검사 패턴을 투영하는 것과 같은 일부 작업을 자동화하는 알고리즘으로 사용자 지정할 수 있습니다. 알고리즘은 완전히 또는 부분적으로 자동화될 수 있습니다. 즉, 작업자 또는 로봇 프로그래머가 수정할 수 있는 특정 매개변수에 따라 도구 경로를 생성합니다. RoboDK CEO Albert Nubiola는 완전 자동화된 맞춤형 알고리즘을 사용하여 로봇을 단 몇 초 만에 프로그래밍할 수 있다고 말합니다. NASA Advanced Composites Project는 로봇이 창과 구멍을 피해 동체 표면을 따라갈 수 있도록 도구 경로를 생성하는 알고리즘을 사용합니다.

소프트웨어의 API를 사용하면 사용자가 오프라인으로 프로그램을 만들고 로봇에 다운로드하기 전에 시뮬레이션할 수도 있습니다. NASA Analytical Mechanics Associate인 Joshua Brown은 "로봇의 오프라인 프로그래밍은 로봇 시스템을 격납고나 다른 위치로 이동하기 전에 계획 작업을 수행해야 할 때 매우 유용합니다. 그는 시뮬레이션 기능이 여러 협동로봇을 사용할 때 잠재적인 문제인 축 제한 및 충돌과 같은 문제를 확인하는 데 사용할 수 있기 때문에 도움이 된다고 덧붙였습니다. Brown은 "여러 로봇을 스테이션에 가져와서 실제 금속이 날아다니기 전에 가상으로 함께 작동하도록 하는 것은 매우 간단했습니다."라고 말합니다. 프로그램을 생성하고 시뮬레이션하면 로봇에 다운로드할 수 있으므로 추가 설정 없이 검사를 시작할 수 있습니다.

이 시스템은 개발 초기 단계에 있으며 목표는 검사 시스템을 위한 프레임워크를 마련하고 일부 세부 사항을 해결하는 것이라고 합니다. 현재 코봇은 동체 주변의 다른 영역으로 수동으로 이동한 다음 해당 영역의 표면을 기반으로 스캔을 수행하기 전에 다시 보정해야 합니다. 개발의 다음 단계에는 시스템의 도달 범위를 약 3미터까지 확장할 선형 스테이지에 협동로봇을 장착하는 것이 포함됩니다. 해당 선형 스테이지는 다른 축이나 평면에서 시스템의 범위를 확장하기 위해 다른 선형 스테이지 또는 선형 스테이지 쌍에 장착할 수도 있습니다.

이 시스템은 단일 작업자가 검사 프로세스를 감독할 수 있으므로 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 로봇은 항공기 주변에서 가장 실용적이고 포괄적인 경로를 따라 움직이기 때문에 프로그래밍과 시뮬레이션은 효율성을 보장합니다. 시뮬레이션은 또한 잠재적으로 비용이 많이 드는 문제를 예방할 수 있습니다. 또한 협동로봇에는 안전 감소 모드로 전환되는 시점을 모니터링하고 사람과 접촉하면 작동을 중지하는 안전 시스템이 있습니다. 이를 통해 사람들이 그들과 긴밀하게 협력할 수 있으므로 적외선 검사 중에 다른 검사 또는 제조 프로세스가 수행될 수 있습니다. 이 방법은 또한 전체 부품을 검사하는 데 사용할 수 있으므로 검사 결과의 품질을 향상시킬 수 있습니다.

그러나 Brown씨는 현시점에서 이 시스템이 제공할 수 있는 신뢰성이 가능한 시간과 비용 절약보다 더 가치가 있다고 말합니다. "로봇을 사용한다는 것은 일관성과 사람의 실수 없이 정확히 같은 지점으로 되돌아가 똑같은 방식으로 검사를 수행할 수 있는 능력을 의미합니다."라고 그는 말합니다. "인간 오퍼레이터는 로봇처럼 움직일 수 없으며 이것이 우리가 여기에 투자하는 이유입니다."