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Als Mary Shelly 1818 Frankenstein schrieb, konnte sich die Menschheit heutzutage kaum eine Vorstellung von der vierten industriellen Revolution machen. Die Industrielle Revolution im 19. Jahrhundert veränderte die Wirtschaftsaktivitäten, Geschlechter- und Machtverhältnisse sowie die sozialen Schichten grundlegend. Wir könnten Produkte nicht nur schneller und sicherer, sondern auch mit weniger Aufwand herstellen. Die Einführung von Maschinen, chemischen Reaktionen und neuen Energiequellen in Fabriken hat unser Leben in vielerlei Hinsicht erleichtert, fast so sehr wie die digitalen Technologien und das Internet heute.

Als das Internet in den 90er Jahren boomte, waren wir davon überzeugt, dass bis zum Jahr 2000 alle Science-Fiction-Filme Realität werden würden. Auch wenn wir Videoanrufe, Reinigungsroboter und E-Commerce haben, implementieren und entwickeln wir immer noch Industrie 4.0-Technologie. Das Internet der Dinge ist einer der jüngsten Trends, die viele Unternehmen in ihre digitalen Transformationsstrategien einzubeziehen versuchen, um ihre Einrichtungen, Fabriken, Rechenzentren, Geschäfte usw. ganzheitlich überwachen und verwalten zu können.

Was passiert, wenn IOT auf Robotik trifft?

Üblicherweise kann das Internet der Dinge als die Kombination aus Hardware, Sensoren/Aktoren, Infrastruktur (Middleware, Cloud, Geschäftsprozesse, Big Data), Netzwerken/Internet und Software definiert werden. In den letzten 10 Jahren haben große Unternehmen weltweit IoT-Technologien genutzt, um eine unternehmensweite Sichtbarkeit ihrer Abläufe für die präventive und proaktive Überwachung und Fertigung zu erlangen. IDC schätzt beispielsweise, dass es bis 2025 weltweit 55,7 Milliarden vernetzte Geräte geben wird.

Wie in einem kürzlich erschienenen Blog erklärt, versuchen wir seit dem antiken Griechenland, gefährliche, sich wiederholende Aufgaben an Maschinen auszulagern, und wir sind seit dem 20. Jahrhundert erfolgreich beim Bau von Robotern. Im selben Blog erklärten wir den Kampf um Ressourcen innerhalb von Robotern und wie Designer und Entwickler die Verarbeitungsfähigkeiten sorgfältig auswählen müssen (Hier können Sie weiter über sein Thema lesen).

Derzeit umfassen viele Roboterprojekte künstliche Intelligenz, Deep Learning und Mustererkennung. Das bedeutet, dass sie große Datenmengen sammeln, verwalten und auf deren Grundlage handeln. Da ein Großteil der Verarbeitung aufgrund der begrenzten Ressourcen innerhalb der Hauptroboterinfrastruktur nicht stattfinden kann, nutzen viele neue Roboterprojekte die Remote-Brain-Architektur. Mit anderen Worten: Das Hauptgehirn des Roboters wird auf einem Server in einem Rechenzentrum oder Rack gehostet, während der Körper des Roboters über einen kleineren Prozessor verfügt, der lediglich Daten sammelt und Aktionen ausführt.

Diese datenintensiven Roboteranwendungen stehen vor besonderen Herausforderungen in Bezug auf die Hardware. Nachfolgend finden Sie einige der häufigsten.

Kompatibilität

Das Internet der Robotik-Dinge erfordert, dass Unternehmen mit mindestens fünf Schichten gleichzeitig arbeiten: Hardware, Software, Netzwerk, Infrastruktur und Sensoren/Aktoren. Leider wurden nicht alle diese Technologien für die Zusammenarbeit entwickelt und vielen Anbietern mangelt es an markenunabhängiger Ausrüstung, die mit mehreren Kommunikationsprotokollen oder Programmiersprachen arbeiten kann.

Wenn Sie bereits an der Fabrikautomatisierung arbeiten, sind Sie sich des Albtraums des Kommunikationsprotokolls bewusst. Der Versuch, Sensoren und Aktoren an SPSen und später an Server anzuschließen, kann zu einem kostspieligen und ressourcenintensiven Unterfangen werden. Glücklicherweise entwickelt die Branche markenunabhängige Standards für Hardware-OEMs, um Geräte herzustellen, die mehrere Kommunikationsprotokolle übersetzen und mit ihnen arbeiten können. Weitere Informationen finden Sie in diesem Blog.

Wenn Sie außerdem 5G und das Internet in Ihrer Roboteranwendung nutzen, müssen Sie wahrscheinlich die Kompatibilität zusätzlicher Module berücksichtigen.Einige Hardware-OEMs können Ihnen bei der Integration von PCIe- und LTE-Modulen im Werk helfen und Ihnen so spätere Installations- und Betriebsprobleme ersparen.

Spezialisiertes Betriebssystem

Roboteranwendungen erfordern ein spezielles Betriebssystem. Die aktuellste und erfolgreichste heißt heutzutage ROS. Dieses Betriebssystem ist vollständig anpassbar, was Fernverarbeitung und parallele Programmierung ermöglicht und Algorithmen, Bibliotheken und API-Verwaltung umfasst. Diese Funktionen sind die Grundlage von Remote-Brain-Robotern. Diese Art von Robotern arbeitet normalerweise mit mehreren Programmiermodulen und Sprachen gleichzeitig, was bedeutet, dass Sie wahrscheinlich ein Team von Ingenieuren haben, die zusammenarbeiten. Es bedeutet auch, dass Sie Bibliotheken remote speichern, während Sie Daten verarbeiten.

Da ROS keine Liste zugelassener Hardware bereitstellen kann, die mit dem Betriebssystem umgehen kann, sollten Sie einen Hardware-OEM finden, der Ihre Anforderungen einschätzt, eine individuelle Lösung anbietet und testet, ob ROS reibungslos läuft. Sie können mehr über ROS in diesem Blog lesen.

Robuste, leistungsstarke, lüfterlose Server

Remote-Gehirne in Robotern bringen bestimmte Anforderungen mit sich. Erstens müssen Prozessoren in Roboterservern große Datenmengen verarbeiten. Daher würden Entwickler regelmäßig die neuesten und fortschrittlichsten Prozessoren verwenden. Bei überdimensionierten Bauteilen ist jedoch Vorsicht geboten. Arbeiten Sie mit einem Hardware-OEM zusammen, der Ihnen bei der genauen Beurteilung der Verarbeitungsfähigkeiten helfen kann.

Langlebige Server enthalten möglichst wenige bewegliche Teile, um die MTBF (Mean Time Between Failures) zu reduzieren. Daher würden Sie sich wahrscheinlich für einen lüfterlosen Server entscheiden, der sich als großartige Investition zur Reduzierung der Wartungs- und Reparaturkosten erweisen wird. Diese Funktion sollte mit einer Solid-State-Festplatte und sicheren Kabelanschlüssen kombiniert werden.

Zweitens: Wenn der Server nicht in der kontrollierten Umgebung eines Rechenzentrums gehostet wird, sollten Sie wahrscheinlich prüfen, ob das Rack den richtigen Schutz vor Feuchtigkeit, Wasser oder Staub bietet. Wenn Sie Edge-Computing-Racks nutzen, sollten Sie sich beim Hardware-OEM erkundigen, ob der von Ihnen gewählte Server für die rauen Bedingungen in der Produktionshalle oder außerhalb geeignet ist.

Sicherheit

Wenn Sie Geräte mit einem beliebigen Netzwerk verbinden, öffnen Sie Tür und Tor für mögliche Sicherheitsbedrohungen. Wenn Sie das Internet der Roboterdinge sorgfältig implementieren, werden die Vorteile die Sicherheitsbedenken überwiegen. Um dies zu gewährleisten, müssen Sie der Hardware und den Netzwerkschutzschichten besondere Aufmerksamkeit schenken.

Ferngesteuerte Gehirnroboter gelten als verteilte Infrastruktur. Das bedeutet, dass Ihre Hardware außerhalb der sicheren Rechenzentrumsumgebung installiert ist, was sie anfällig für unbefugten Zugriff und Manipulation macht. In diesem Blog erfahren Sie mehr über die häufigsten Hardware-Sicherheitsbedrohungen und wie Sie diese vermeiden können. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie nach ungenutzten Sicherheitsfunktionen innerhalb der Hardware suchen und sich mit dem OEM beraten müssen, um bei Bedarf Sicherheitshardware hinzuzufügen.

Was den Schutz auf Netzwerkebene betrifft, kann die Internetverbindung, selbst wenn Ihr Server in einem Rechenzentrum eingeschlossen ist, eine Hintertür für Hacker bieten, um auf vertrauliche Informationen zuzugreifen und Ihr Unternehmen zu zerstören. In diesem Fall müssen Sie sich an die Best Practices der Branche halten und auf einige Hardware-Authentifizierungsgeräte zurückgreifen, die leistungsfähiger sein können als nur Software.

Lesen Sie weiter unsere Cybersicherheits-Blogreihe , um mehr darüber zu erfahren, wie Sie Ihre Anwendung beginnend auf der Hardwareebene schützen können.

Edge- und Cloud-Computing

Geschäftspraktiken und -prozesse zwingen heutzutage wahrscheinlich viele Unternehmen dazu, irgendeine Form von Cloud- und Edge-Computing zu implementieren. Das Internet der Roboterdinge nutzt diese beiden typischerweise, um die Benutzererfahrung zu verbessern, die Effizienz zu steigern und die Roboterkomplexität zu verwalten.

Daher können Sie wahrscheinlich ein Server-Rack in der Produktionshalle oder irgendwo näher an der Anwendung installieren, um die Latenz zu reduzieren und die Reaktionszeiten zwischen Gehirn und Körper des Roboters zu verbessern. Dies ist besonders hilfreich in Lagerhäusern oder Bergwerken, die autonome mobile Roboter (AMRs) oder automatisch geführte Fahrzeuge (AGVs) verwenden. Sie müssen jedoch Sicherheitsvorkehrungen treffen und auf raue Umgebungsbedingungen achten.

Wie Sie sehen, revolutionieren Remote-Brain-Roboter Anwendungen, indem sie es Maschinen ermöglichen, komplexe Aktionen wie Deep Learning und künstliche Intelligenz auszuführen. Diese Roboter sind nur dank Internet of Robotic Things möglich. Auch wenn diese Roboter aufgrund ihrer spezifischen Hardwareanforderungen neue Bedenken aufwerfen, können Sie durch die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen OEM garantieren, dass Ihre Roboteranwendung jetzt und in Zukunft reibungslos läuft.

Wenn Sie weiter über Roboteranwendungen lesen möchten, lesen Sie unsere Robotik-Blogserie.