Enabling Digitalization in Modular Robotic Systems Integration

要約

ロボット システムを製造ラインに統合するのは時間のかかるプロセスです。
デジタル化の時代において、統合プロセスを改善するには、新しいテクノロジーの研究開発が不可欠です。
標準化の欠如や複雑な関係者関係など、数多くの課題がロボット システム統合のプロセスを複雑にしています。
このプロセスは通常、ロボット システムの取得、統合、展開で構成されます。
この論文では、ロボット システムの統合の自動化と簡素化に役立つ 3 つの領域に焦点を当てます。
取得に関連する最初の領域では、ロボット デバイス間の互換性の課題を解決し、構成プロセスを自動化する制約ベースのコンフィギュレーターが実証されます。
これにより、互換性のないデバイスを統合するリスクが軽減され、構成段階での専門家の必要性が減ります。
統合に関連する 2 番目の領域では、相互運用可能なモデリング形式である Unified Robot description Format (URDF) が調査され、詳細な分析が実行され、重大な矛盾と重要な改善点が明らかになります。
この形式はロボットの運動学モデリングと 3D 視覚化に広く使用されており、そのモデルはシミュレーション ツール間で再利用できます。
この形式を改善することは、ロボット工学エンジニア、研究者、学生を含む幅広いユーザーに利益をもたらします。
導入に関連する 3 番目の領域では、効率を向上させ、ダウンタイムを削減するロボット システムのデジタル ツイン (DT) について検討します。
DT に関する包括的な文献レビューが行われ、モジュール式ロボット システムのケーススタディが作成されます。
この研究により、ロボット業界における DT の導入が加速する可能性があります。
これらの洞察とアプローチは、ロボット システム統合のプロセスを改善し、将来の研究に基づいて構築できる貴重な貢献を提供し、最終的には効率を高め、コストを削減します。

要約(オリジナル)

Integrating robot systems into manufacturing lines is a time-consuming process. In the era of digitalization, the research and development of new technologies is crucial for improving integration processes. Numerous challenges, including the lack of standardization, as well as intricate stakeholder relationships, complicate the process of robotic systems integration. This process typically consists of acquisition, integration, and deployment of the robot systems. This thesis focuses on three areas that help automate and simplify robotic systems integration. In the first area, related to acquisition, a constraint-based configurator is demonstrated that resolves compatibility challenges between robot devices, and automates the configuration process. This reduces the risk of integrating incompatible devices and decreases the need for experts during the configuration phase. In the second area, related to integration, the interoperable modeling format, Unified Robot Description Format (URDF), is investigated, where a detailed analysis is performed, revealing significant inconsistencies and critical improvements. This format is widely used for kinematic modeling and 3D visualization of robots, and its models can be reused across simulation tools. Improving this format benefits a wide range of users, including robotics engineers, researchers, and students. In the third area, related to deployment, Digital Twins (DTs) for robot systems are explored, as these improve efficiency and reduce downtime. A comprehensive literature review of DTs is conducted, and a case study of modular robot systems is developed. This research can accelerate the adoption of DTs in the robotics industry. These insights and approaches improve the process of robotic systems integration, offering valuable contributions that future research can build upon, ultimately driving efficiency, and reducing costs.

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