Faggruppe for robotteknikk og automatisering

Faggruppen fokuserer på:

• Robotteknikk for digitale fabrikker og Industri 4.0.

• Automatisering og digitalisering for offshore systemer

Faggruppen har et stort og moderne robotlaboratorium som brukes i forskning og undervisning. Forskning på industriroboter bygger på kompetanse innen geometri, dynamikk, robotsyn, sensorteknologi, datagrafikk og datateknikk. Faggruppens forskning og undervisning er tilpasset norsk industri slik at våre studentene er attraktive på arbeidsmarkedet, og forskningen resulterer i teknologi som muliggjør lønnsom produksjon i Norge.

Robotteknikk

Produksjon i Norge:

Norsk industri har som strategi å snu trenden med å sette ut produksjon til lavkostland. I stedet ønsker mange bedrifter å oppnå lønnsom produksjon i Norge ved å ta i bruk robotteknikk og digitalisering. Norge har en industristruktur som i stor grad preges av store og kostbare produkter som produseres i små antall. Dette gjelder verftsindustrien som bygger avanserte skip og skipsutstyr, offshore industri hvor det bygges oljeplattformer og boreutstyr, og havbruksindustrien som lager laksemerder og utstyrt til fiskeoppdrett. Dette gir spesielle behov ved innføring av robotisert produksjon siden robotene må kunne omstilles mellom ulike varianter av produkter. Dette gir større behov for effektive datasystemer og bruk av robotsyn og sensorteknologi.  

En viktig anvendelse av roboter i norsk industri er robotsveising. Dette gjelder innen produksjon av skip hvor det er sveising av skipspaneler og deler til skipsutstyr. Videre er det behov for robotsveising av store laksemerder. I offshore industri er sveising av stålunderstell til oljeplattformer en viktig anvendelse. Her kan en enkelt sveis mellom to rør i konstruksjonen ta 100 timer ved manuell sveising. Ved robotsveising brukes kamerasystemer for å få automatisk følging av sveisefugen.

Ved bruk av robotteknikk er det mulig å produsere en rekke produkter i Norge. Eksempler på dette er møbelindustrien og produksjon av bildeler i aluminium. Ellers er roboter mye brukt i næringsmiddelindustrien.    

Robotsyn:

I robotiserte produksjon er bruk av robotsyn viktig. Dette inkluderer tredimensjonale kamera og lasersystemer som gir stadig nye muligheter. Slike systemer brukes for å kjenne igjen ulike deler og for å posisjonere deler som skal settes sammen med roboter. I sveising benyttes kamerasystemer for følge sveisefugen, og til å planlegge og justere utførelse av flerlags sveiseoperasjoner.

Kamerasystemer bruker også for å måle opp ferdige produkter for å verifisere at de er produsert med spesifisert nøyaktighet. Et eksempel på dette er støping og sliping av store propellblad hvor propellen kan ha en diameter på over 2 meter og hvor propellbladet skal produseres med en nøyaktighet som er bedre enn 1 mm. 

Mobile roboter: 

Mobile roboter brukes for å flytte deler mellom produksjonsenheter i en automatisk fabrikk. Mobile roboter bruker robotsyn for å navigere automatisk, og kan bygge opp digitale kart av omgivelsene. Dette er samme type teknologi som brukes i robotgressklippere og selvkjørende biler. 

Industri 4.0:

Digitalisering av fabrikker er internasjonal trend som gjerne beskrives med konseptet Industri 4.0. Dette går ut på at produktutvikling og produksjon integreres og digitaliseres. Digitale fabrikker har digitale modeller hvor produkter og produksjonssystemer simuleres og presenteres i tredimensjonal grafikk. Dette kan gjøre ved planlegging og prosjektering av en ny fabrikk, det kan benyttes for planlegging av neste ukes produksjon, og det kan benyttes for overvåking og kontroll av produksjonen mens den foregår. I en digital fabrikk hentes det inn data fra mange sensorer og fra kamerasystemer, og dette kobles sammen med styresystemer og datagrafikk i en plug-and-play løsning.

Mekatronikk:

Mekatronikk er design av mekaniske systemer med innebygde sensorer, elektronikk og datateknikk. Det er en trend at stadig flere produkter lages på denne måten. Dette blir gjort mulig ved at mange sensorer er tilgjengelig som små og billige elektronikk-komponenter som er lett å bygge inn i et produkt, gjerne sammen med en mikrokontroller, som er en liten datamaskin av samme type som brukes i en smarttelefon.  

Automatisering

Automatisert boring:

Boreoperasjoner over boredekket er i stor grad automatisert, og styres av operatører som fjernstyrer operasjonene fra et kontrollrom på boredekket. Det brukes en rekke spesialbygde maskiner som bormaskinen som roterer borestrengen, vinsjen som heiser borestrengen opp og ned, iron roughneck som strammer til gjengene mellom elementene til borestrengen, og maskiner som henter frem og håndterer elementene til borestrengen. Norske bedrifter dominerer verdensmarkedet innen slike systemer. Det er en stadig utvikling av og forbedring av systemene hvor automatisering er sentralt. Det er en visjon om å kunne utføre boringen autonomt med stadig færre operatører på boreriggen. Dette krever bruk av kamerasystemer, LIDAR og utvikling av avanserte datasystemer og kontrollsystemer.  

Offshore kransystemer:

Offshore kransystemer brukes for å flytte last fra skip til skip, mellom oljeplattformer og skip og fra skip til havbunn. I Nordsjøen er det bølger som gjør at skipene får en betydelig bølgebevegelse. Den vertikale bølgebevegelsen kalles hiv. Bevegelsen i hiv vil ofte være så stor at det er behov for å justere kranbevegelsen. Dette gjøre automatisk med datastyring i såkalt hiv-kompensering. Det er ulike typer for hiv-kompensering avhengig av hvilke operasjoner som skal utføres. En krevende form for hiv-kompensering brukes i overføring av last fra skip til skip hvor det er ønskelig å måle bevegelsen til målskipet slik at lasten kan sette automatisk ned på dekk på målskipet. Videre kan bølgebevegelsen føre til at lasten får betydelig pendelbevegelse, og det er behov for å dempe denne bevegelsen automatisk, som krever bruk av kamerasystemer eller andre sensorer som kan måle pendelbevegelsen til lasten.

Undervanns produksjonssystemer:

Undervanns produksjonssystemer har erstattet produksjonsplattformer på flere nye olje- og gassfelt på norsk sokkel. Slike undervanns installasjoner må kunne fjernstyres fra en plattform eller fra land. Dette gjøres ved bruk datasystemer og undervanns kontrollsystemer. Utviklingen går mot større grad av automatisering og installasjon av mer avansert prosessutstyr på havbunnen.

Modellering og simulering:

Modellering og simulering er mye brukt i avansert automatisering. Systemet som skal automatiseres beskrives med matematiske modeller som brukes for å lage simulatorer. Slike simulatorer har mye til felles med moderne dataspill hvor simulatorer av løpsbiler og fly brukes for å generere realistiske bevegelser som vises på datagrafikk. I robotteknikk brukes grafiske simulatorer for å planlegge robotoppstillinger og programmering av arbeidsoperasjoner. For offshore kransystemer modelleres dynamikk for kran og skip ved bruk av skipsdynamikk og mekanismedynamikk i kombinasjon med bølgemodeller. Matematiske modeller og simulatorer er viktige for å kunne utvikle og teste ut.