Представете си свят, в който достъпните и устойчиви жилища не са само мечта, а реалност. Тази визия обаче се изправя пред две много сериозни предизвикателства: стремглаво нарастващите разходи за строителство и недостига на квалифицирана работна ръка. За да се справи с тях, канадският стартъп Promise Robotics преоткрива технологиите по изграждането на такива домове – с помощта на усъвършенствана автоматизация на Beckhoff и изкуствен интелект. Иновативната разработка контролира роботизирано решение за ефективно предварително производство, а резултатът е 70% по-бързо сглобяване на конструкцията на място.

„Базираната в Едмънтън, Албърта, компания Promise Robotics въвежда едни от най-интелигентните, гъвкави и компактни индустриални роботизирани системи в света на строителството. Индустриалното решение е базирано на облачна софтуерна платформа, която управлява целия производствен цикъл – от момента на планирането до операциите в производствения цех и логистиката“, информираха за ДигиталнаИндустрия.bg от доказаната българска инженерингова и търговска фирма Кастива, официален представител на Beckhoff за България.

С концепцията Homebuilding Factory-as-a-Service^TM,  може да се очаква драстично намаляване на времето за изграждане на сглобяеми жилища в сравнение с традиционните методи. Например, еднофамилна къща е възможно да бъде сглобена за около пет часа, а триетажна жилищна сграда с 64 апартамента – само за две седмици.

„Автоматизацията не е особено разпространена в строителната индустрия, която все още продължава основно да разчита на ръчен труд“, коментира Рамтин Атар, главен изпълнителен директор и съосновател на Promise Robotics. „Нашата цел е да изградим фундаментална технология – автоматизирана система с осезаема възвръщаемост на инвестициите и масово приложение на пазара“, добавя той.

Предизвикателствата в роботизираното сградно строителство

Разработването на иновативните строителни системи поставя редица предизвикателства пред Promise Robotics. Основното от тях е нуждата от надеждна, високопроизводителна система за управление. По-специално, от решаващо значение е обработката в реално време, с цел постигане на прецизен контрол над роботите с обратна връзка за позицията. 

„Един от най-важните уроци, които научихме, е как да се справим проблемите, които могат да възникнат по време на производството, касаещи различните материали“, обясниха от канадската компания. „Налага се да предоставяме обратна връзка към роботите и да ги адаптираме към уникални сценарии, които биха могли да нарушат процеса. Това е непрекъсната крива на обучение: тестваме и изграждаме различни структури, форми и намираме решение на гранични случаи, за да подобрим нашите системи“, обясниха те.

Друго голямо предизвикателство за фирмата се явява осигуряването на компактен, интегриран дизайн на системата. По-малкото окабеляване и сложност се оказва от съществено значение за лесното и бързо внедряване в динамична строителна среда с ограничено пространство.

Солидна основа, използваща EtherCAT и PC-базирано управление

За да преодолее предизвикателствата, Promise Robotics използва редица продукти на Beckhoff, включително софтуера за автоматизация TwinCAT 3 и EtherCAT за предаване на данни между контролери, задвижвания и входно-изходни компоненти. „TwinCAT осигурява цялостна инженерна платформа за всички функции на автоматизацията – от логиката за управление на машините и контрола на движението до безопасната работа на оборудването и HMI интерфейса. Средата за разработка TwinCAT позволява на инженерите на Promise да използват множество езици за програмиране, включително Structured Text, Ladder Logic и C++, за бързо генериране на стабилни приложения“, обясниха от Кастива.

EtherCAT позволява комуникация в реално време с минимално забавяне – критично изискване за прецизен роботизиран контрол. Тази високопроизводителна полева шина интегрира безпроблемно контрола на движението, функциите за безопасност и други машинни компоненти, като поддържа високи скорости на предаване на данните. Това дава възможност на сложните строителни системи да работят гладко в динамични производствени условия.

„Гъвкавостта и мащабируемостта на EtherCAT е ключов фактор за успеха на системата. Той е най-бързият индустриален протокол за Ethernet комуникация, а Beckhoff предлага и широк набор от хардуерни решения – всичко от индустриален компютър CX2043 до I/O компоненти и цялата задвижваща технология, като мотори, задвижвания и кабелни връзки“, посочиха от Кастива. „Това е цялостен пакет, който улеснява процеса и дизайна на системата. EtherCAT наистина прави възможно създаването на хармонизирано последователно индустриално решение от най-високо ниво“, допълниха те.

Вграденият компютър CX2043 на Beckhoff, оборудван с четириядрен процесор AMD Ryzen™ с тактова честота 3.35 GHz, е мощният „гръбнак“ на системата за управление, позволяващ безпроблемна интеграция с всички входно/изходни компоненти на Beckhoff. В комбинация със софтуера за автоматизация TwinCAT, CX2043 се превръща във високопроизводителна управляваща система, която поддържа както 32-битови, така и 64-битови режими и осигурява висока изчислителна мощност с кратки цикли, необходими за прецизен, детерминиран контрол в тази динамична среда. Контролният панел CP3924 с мултитъч, използващ технологията CP-Link 4 с един кабел за връзка към управляващия компютър, служи като основен интерфейс за операторите.

Динамично движение с децентрализирани задвижващи системи

Прецизният контрол на роботизираните рамена и задвижващите механизми се постига с помощта на компактните, интегрирани серво задвижвания AMI8122 на Beckhoff, които комбинират серво мотор, изход и връзка с полева шина в спестяващ място дизайн. Promise Robotics използва интегрираното серво задвижване, за да изгради персонализирани крайни изпълнителни устройства, съчетани с робот KUKA, за да постигне точното подравняване, необходимо за изграждане на различни структури, форми и размери.

„AMI8122 е част от децентрализираните задвижващи решения на Beckhoff, които извеждат задвижващата технология извън контролния шкаф и я поставят директно върху машината. Този подход значително намалява размера на шкафа, общия отпечатък на оборудването и дължината на кабела, което го прави подходящ за динамични строителни среди“, подчертаха българските специалисти.

Високоскоростният комуникационен протокол EtherCAT и TwinCAT 3 Drive Manager 2 допълнително опростяват внедряването и пускането в експлоатация в реални условия. Тъй като безопасността е от първостепенно значение, компонентът EL6900 TwinSAFE гарантира сигурната работа на всички машини. Този системно интегриран EtherCAT терминал с TwinSAFE логика обслужва приложения, ориентирани към безопасността, на база булеви стойности, с функционални блокове за обработка на защитени входни сигнали и генериране на защитени изходни сигнали. Освен това, той поддържа до 128 защитени връзки и включва функция за архивиране и възстановяване с цел лесна подмяна на контролера, което допринася за надеждността и безопасността на решението.

План за бъдещето

Чрез стандартизиране на своята система за управление посредством технологията за автоматизация на Beckhoff и гъвкавата и отворена EtherCAT fieldbus система, Promise Robotics значително ускорява процесите на научноизследователска и развойна дейност и намалява времето за въвеждане в експлоатация. Този стандартизиран подход опростява поддръжката, осигурява последователна работа на всички машини и позволява безпроблемна интеграция на нови разработки, намалявайки времето за престой и увеличавайки производителността.

„В момента се фокусираме върху строителството с дървени конструкции, което представлява около 80% от жилищното строителство в САЩ и Канада. Но по същество изграждаме най-голямата библиотека с изкуствен интелект за роботизирано сглобяване, която може да бъде приложена към всякакви типове сглобяеми сгради“, споделя Рамтин Атар, разказвайки за предизвикателствата, свързани с опита за трансформиране на цяла една индустрия. „Има причина, поради която автоматизацията не се е развила в този мащабен сектор за многотрилиони долари. Въпреки че имаше някои успешни реализации, мащабируемостта и бързото внедряване все още са доста ограничени. Нашата цел е да интегрираме тези системи много бързо в обикновени фабрики, където просто може да се ангажира някакво помещение, да се включи осветлението и да започне да се генерира възвръщаемост на инвестицията“, добавя още той.

Повече информация за Кастива ООД, марките, продуктите и услугите, които предлага у нас, реализации и актуални промоционални кампании, бихте могли да намерите в микросайта на фирмата в Борса.bg! Разберете още кои са активните постоянни и стажантски позиции на компанията, както и подробности за технологичните възможности и бъдещите ѝ планове за развитие от ТУК!

Източник на снимковия материал: Кастива, Beckhoff