Perangkat Lunak Membantu NASA Mengotomatiskan Proses Pemrograman Robot

Mengotomatiskan proses dengan robotika dapat memiliki banyak manfaat, tetapi robot memerlukan pemrograman, proses manual yang biasanya rumit dan menyebabkan masalah mahal seperti tabrakan. Proyek Komposit Lanjutan NASA sedang mengerjakan proses yang tidak hanya mengotomatiskan pemeriksaan badan pesawat menggunakan robot kolaboratif (cobot) dari Universal Robots, tetapi juga mengotomatiskan pemrograman kobot dengan perangkat lunak dari pengembang simulasi perangkat lunak robot RoboDK. Sistem ini berpotensi menghemat waktu dan uang sambil memberikan hasil yang lebih baik dan lebih konsisten daripada proses inspeksi manual sepenuhnya.

Proyek Komposit Lanjutan NASA bekerja untuk meningkatkan metode, alat, dan protokol serta mengurangi waktu pengembangan dan sertifikasi untuk material dan struktur komposit seiring dengan meningkatnya penerapannya. Salah satu tujuannya adalah untuk mempercepat pemeriksaan struktur komposit dan meningkatkan hasil pengukuran dengan memastikan bahwa prosedur pemeriksaan tidak melewatkan area struktur mana pun. Salah satu metode inspeksi adalah termografi inframerah, yang menggunakan kilatan cahaya yang tepat untuk menciptakan denyut panas. Saat bahan mendingin, peneliti menganalisis bagaimana panas mengalir melalui bagian tersebut untuk mengungkapkan cacat tersembunyi dan substruktur abnormal tanpa merusak bagian tersebut. Namun, peralatan inspeksi inframerah berukuran besar dan berat, dan harus dipindahkan ke seluruh permukaan bagian dalam dan luar untuk memastikan inspeksi yang komprehensif. Inspeksi manual produk komposit besar, seperti badan pesawat, memerlukan banyak operator untuk jangka waktu yang lama, menambah biaya dan kerumitan.

Untuk mengotomatiskan proses ini, Pusat Penelitian Langley NASA sedang menguji metode yang menggunakan perangkat lunak dari RoboDK untuk mengotomatiskan pemrograman pola inspeksi untuk dua cobot UR10 dari Universal Robots. Peneliti menggunakan perangkat lunak untuk membuat model komputer dari bagian yang akan diperiksa, pola pemeriksaan dan pergerakan alat pemeriksaan. Perangkat lunak ini memiliki antarmuka pemrograman aplikasi (API) yang memungkinkan pengguna memprogram robot menggunakan bahasa pemrograman universal, seperti Python, C#, C++, Matlab, dan Visual Basic.

Setelah proses inspeksi dikalibrasi dan cobot ditempatkan dengan benar sehubungan dengan bagian tersebut, cobot dapat mengikuti jalur yang telah diprogram untuk memindahkan peralatan inspeksi ke lokasi yang tepat di sekitar badan pesawat dan menahan peralatan di tempatnya saat operator mengambil data .

Perangkat lunak ini dapat disesuaikan dengan algoritme untuk mengotomatisasi beberapa tugas, seperti memproyeksikan pola inspeksi ke permukaan untuk mensimulasikan dan menghasilkan program inspeksi. Algoritme dapat sepenuhnya atau sebagian otomatis, artinya mereka menghasilkan jalur pahat sesuai dengan parameter tertentu yang dapat dimodifikasi oleh operator atau pemrogram robot. Dengan algoritme khusus yang sepenuhnya otomatis, robot dapat diprogram hanya dalam beberapa detik, kata CEO RoboDK Albert Nubiola. Proyek Komposit Lanjutan NASA menggunakan algoritme yang membuat jalur alat untuk robot mengikuti permukaan badan pesawat, menghindari jendela dan lubang.

API perangkat lunak juga memungkinkan pengguna untuk membuat program secara offline dan mensimulasikannya sebelum mengunduhnya ke robot. “Pemrograman robot secara offline sangat berguna ketika Anda perlu melakukan pekerjaan perencanaan sebelum memindahkan sistem robot ke hanggar atau lokasi lain,” kata Associate Mekanika Analitik NASA Joshua Brown. Dia menambahkan bahwa fungsi simulasi juga membantu, karena dapat digunakan untuk memeriksa masalah seperti batas sumbu dan tabrakan, yang merupakan masalah potensial saat menggunakan banyak cobot. “Cukup mudah untuk membawa beberapa robot ke dalam satu stasiun dan membuatnya bekerja sama secara virtual sebelum logam asli beterbangan,” kata Mr. Brown. Setelah program dibuat dan disimulasikan, program dapat diunduh ke robot, sehingga pemeriksaan dapat dimulai tanpa penyiapan tambahan.

Sistem ini dalam tahap awal pengembangan, dan Mr. Brown mengatakan bahwa tujuannya adalah untuk mendapatkan kerangka kerja untuk sistem inspeksi dan mengerjakan beberapa detailnya. Saat ini, cobot harus dipindahkan secara manual ke berbagai area di sekitar badan pesawat dan kemudian dikalibrasi ulang sebelum melakukan pemindaian berdasarkan permukaan di area tersebut. Tahap pengembangan selanjutnya melibatkan pemasangan cobot pada tahap linier yang akan memperluas jangkauan sistem hingga sekitar 3 meter. Tahap linier tersebut juga dapat dipasang pada tahapan linier lain atau pasangan tahapan linier untuk memperluas jangkauan sistem pada sumbu atau bidang lain.

Sistem ini berpotensi menghemat waktu dan uang, karena memungkinkan satu operator untuk mengawasi proses inspeksi. Pemrograman dan simulasi memastikan efisiensi, karena robot bergerak di jalur yang paling praktis dan komprehensif di sekitar pesawat. Simulasi juga dapat mencegah masalah yang berpotensi mahal. Selain itu, cobot memiliki sistem keamanan yang memantau kapan harus beralih ke mode keselamatan yang dikurangi dan menghentikan operasi saat bersentuhan dengan seseorang. Hal ini memungkinkan orang untuk bekerja sama dengan mereka, sehingga inspeksi atau proses manufaktur lainnya dapat dilakukan selama inspeksi inframerah. Cara ini juga berpotensi untuk meningkatkan kualitas hasil pemeriksaan, karena dapat digunakan untuk memastikan seluruh bagian yang diperiksa.

Namun, Mr. Brown mengatakan bahwa pada titik ini, keandalan yang dapat diberikan sistem ini lebih berharga daripada kemungkinan penghematan waktu dan uang. “Menggunakan robot berarti konsistensi dan kemampuan untuk kembali dan melakukan inspeksi dengan cara yang sama persis di tempat yang sama tanpa kesalahan manusia,” katanya. “Operator manusia tidak bisa bergerak seperti robot dan itulah sebabnya kami berinvestasi dalam hal ini.”