Een robot die zelfstandig zijn beweging aanpast wanneer een product anders ligt dan verwacht. Een machine die afwijkingen in onderdelen herkent voordat een storing ontstaat. Physical AI maakt dit soort toepassingen mogelijk door kunstmatige intelligentie met fysieke beweging te verbinden. Tegelijk worden hogere eisen gesteld aan de onderdelen die elke beweging mogelijk maken. Vooral bij snelle, nauwkeurige bewegingen blijkt hoe goed slimme besturing en mechanica op elkaar zijn afgestemd.
Wat is Physical AI?
Physical AI is de verzamelnaam voor AI-systemen die waarnemen, beslissen en handelen in de fysieke wereld. Waar een taalmodel zoals ChatGPT een antwoord formuleert, stuurt Physical AI een fysieke handeling aan. Een robotarm die een onbekend product herkent en zelf de juiste grijphoek kiest, is daar een goed voorbeeld van. Hetzelfde geldt voor een autonome mobiele robot die zijn route aanpast zodra er iets in de weg staat.
Zo’n systeem bestaat grofweg uit drie lagen. Sensoren verzamelen gegevens over de omgeving. Een AI-model interpreteert die gegevens en bepaalt de volgende stap. Aandrijvingen en mechanische componenten zetten dat besluit vervolgens om in een fysieke beweging. Toch bepaalt juist de mechanica hoe nauwkeurig en betrouwbaar het systeem in de praktijk werkt.
Een fout heeft hier bovendien directe gevolgen. Een onjuist antwoord van een chatbot is in veel gevallen eenvoudig te negeren. Een positioneringsfout van een robot kan daarentegen leiden tot afkeur, schade of stilstand.
Wat verandert er in de machinebouw door Physical AI?
Richard Eshuis, general manager van LM Systems, ziet in de praktijk drie duidelijke verschuivingen bij machinebouwers die werken met slimme robots en AI-gestuurde machines:
- Hogere snelheid en precisie. Bij slimme robots groeit de vraag naar hogere snelheden en nauwkeurigere bewegingen. Daardoor is de juiste selectie en dimensionering van componenten belangrijker geworden. Een geleiding die net te licht is gekozen, valt in een rustige toepassing misschien niet op. Bij hoge versnellingen en steeds wisselende bewegingspatronen komt zo’n keuze wel aan het licht.
- Van periodiek naar voorspellend onderhoud. Onderhoud op vaste intervallen houdt niet altijd rekening met hoe intensief een machine wordt gebruikt. Wij werken met THK OMNIedge, een systeem voor conditiebewaking dat voorspellend onderhoud ondersteunt. Deze sensortechniek is beschikbaar voor geleidingen, spindels en roterende delen.
Bij lineaire componenten bewaakt het systeem onder andere de smeringstoestand en signaleert het tekenen van beschadiging. Zo kan een onderhoudsmoment beter worden gepland op basis van de werkelijke toestand van een component in plaats van alleen op basis van de kalender. Conditiebewaking is niet hetzelfde als autonoom bewegen, maar laat wel zien hoe waardevol meetgegevens worden in moderne machines.
- Complete modules in plaats van losse onderdelen. Machinebouwers willen sneller ontwikkelen. Ook willen ze een machine gemakkelijk kunnen aanpassen aan andere producten of productieprocessen. Complete lineaire modules met geïntegreerde geleiding en aandrijving sluiten daar goed op aan. Ze vereenvoudigen zowel het engineeringswerk als de assemblage.
Uitdagingen in de lineairtechniek
Maar het basisprincipe van lineaire techniek verandert door AI niet. Een geleiding blijft immers een geleiding. De eisen die machinebouwers aan de componenten stellen, verschuiven daarentegen wel.
De component stijfheid bijvoorbeeld. Een stijf systeem beperkt trillingen en positioneringsfouten, ook wanneer een robot abrupt van richting verandert. Daarnaast vraagt snel accelereren en afremmen om componenten die bestand zijn tegen wisselende dynamische belastingen. Bij elke versnelling ontstaan krachten op kogelomloopgeleidingen en kogelomloopspindels. Die krachten komen uiteindelijk terecht op de contactvlakken tussen kogels en loopbanen.
Bij wisselende belastingen hangt de levensduur van een component namelijk mede af van de smering. Het juiste smeervet en de juiste hoeveelheid ervan zijn daarom net zo goed een ontwerpkeuze als het type geleiding.
Samenwerken met onze engineers
Samenkomst van mechaniek en besturing
De werkelijke meerwaarde van Physical AI ontstaat volgens ons op het snijvlak van precisiemechanica en slimme besturing. Slimme software kan weinig met een mechanisch systeem dat niet nauwkeurig genoeg reageert. Omgekeerd benut een hoogwaardige geleiding zijn mogelijkheden pas volledig wanneer aandrijving en software erop zijn afgestemd.
Aandrijving en lineaire techniek moeten daarom functioneren als één goed afgestemd systeem. Wie die twee los van elkaar ontwerpt, loopt het risico op een machine die op papier klopt en in de praktijk tegenvalt.
Onze praktijkvisie
Physical AI vraagt dus niet om andere lineaire techniek. Wel om een andere manier van ontwerpen en bouwen. Onze engineers bij LM Systems denken mee over de selectie en dimensionering van geleidingen, spindels en modules. Daarbij kunnen ook berekeningen worden gemaakt van onder meer de belasting, stijfheid en verwachte levensduur. Zo ontstaat een goed onderbouwde keuze voor de mechanische opbouw van de machine. Neem contact met ons op voor meer informatie.
