Mjukare robotrörelser sparar upp till 40 procent energi

Genom att minska acceleration och inbromsning hos industrirobotar kan energiförbrukningen reduceras med upp till 40 procent – utan att minska takten i tillverkningen. Det visar de första testerna av en optimeringsalgoritm som Chalmersforskare har utvecklat.

Optimeringen av robotarnas rörelser sker genom att minska acceleration och inbromsning, samtidigt som tiden då en robot står stilla minskas, eftersom även stillastående drar energi.

– Vi låter helt enkelt roboten köra långsammare istället för att stå still och vänta på andra robotar och maskiner för att få utföra nästa sekvens. Optimeringen bestämmer också i vilken ordning de olika operationerna ska utföras för att minimera energiförbrukningen utan att tappa tid i körcykeln, säger professor Bengt Lennartson som har startat denna forskning tillsammans med bland annat General Motors.

Han är dock noga med att påpeka att optimeringen aldrig ändrar robotens körbana, endast operationernas hastighet och sekvensordning.

– Därmed kan vi gå in i en befintlig robotcell och göra en snabb optimering utan att påverka produktionen eller nuvarande cykeltid.

För att åstadkomma en säker optimering måste hänsyn tas till körningar då flera robotar rör sig i gemensamma zoner. Därför inleds optimeringen med att identifiera de zoner där det bara får lov att finnas en robot i taget.

– De första mätningarna har visat imponerande energibesparingar, men det är fortfarande en uppskattning. Det handlar om en minskning av energiförbrukningen på mellan 15 och 40 procent. För att kunna uppskatta den faktiska energibesparingen krävs fler tester ute i industrin, säger Kristofer Bengtsson som ansvarar för implementeringen av den nya optimeringsstrategin.

I mycket robotintensiv tillverkningsindustri, exempelvis karosserifabriker i fordonsindustrin, förbrukar robotar cirka hälften av den totala elenergin.

Optimeringsprogrammet inleder med att registrera robotarnas rörelser under en körcykel samt eventuella kollisionszoner. Informationen bearbetas i programmet på någon minut, vilket resulterar i styrinstruktioner som skickas direkt till robotarna.

– Målet är att optimeringar av det här slaget blir standard och inkluderas i tillverkningsrobotar från start. Vid varje ändring av operationssekvenser görs en ny optimering automatiskt. Men det tar tid att föra ut en utvecklingsprodukt till en robust produktionsprocess, flera år av ingenjörsarbete, påpekar Kristofer Bengtsson.

För mer information, kontakta:

Bengt Lennartson, professor, automation, institutionen för signaler och system, Chalmers, 031-772 37 22, bengt.lennartson@chalmers.se

Kristofer Bengtsson, teknologie doktor, automation, institutionen för signaler och system, 076-897 95 61, kristofer.bengtsson@chalmers.se

Bildtext: Från vänster: Dr Kristofer Bengtsson, masterstudent Emma Vidarsson och Prof Bengt Lennartson i robot- och automationslaboratoriet vid Chalmers. I forskargruppen vid institutionen för signaler och system ingår även doktoranderna Oskar Wigström och Sarmad Riazi. Optimeringsverktyget är utvecklat i EU-forskningsprojektet Areus. Foto: Oscar Mattsson

Fakta

Forskningen på Chalmers och institutionen för signaler och system leds av professor Bengt Lennartson och inkluderar Kristofer Bengtsson, Oskar Wigström och Sarmad Riazi.
Optimeringsprogrammet utvecklas inom EU-forskningsprojektet Areus. 

Optimeringsprogrammet inkluderas nu i verktyget Sequence Planner, och kan användas för att minska energiförbrukningen hos enskilda industrirobotar, alternativt för ett flertal samverkande robotar. Metoden har utvärderats i robot- och automationslaboratoriet på Chalmers. Resultaten visar en signifikant minskning av energiförbrukningen, på mellan 15 och 35 procent för robotrörelser hos fristående robotar. För samverkande robotar som koordineras visar testerna ännu större energibesparing, på upp till 40 procent.

Resultaten presenteras på konferensen IEEE International Conference on Automation Science and Engineering, som arrangeras i Göteborg den 24-28 augusti 2015.