A Digital Twin-based paradigm for programming and control of cooperating robots in reconfigurable production systems

机器人 计算机科学 生产(经济) 控制(管理) 分布式计算 控制工程 嵌入式系统 系统工程 人机交互 软件工程 人工智能 工程类 经济 宏观经济学
作者
Dimosthenis Dimosthenopoulos,Fotios Panagiotis Basamakis,Christos Glykos,Angelos Christos Bavelos,Georgios Mountzouridis,Sotiris Makris
出处
期刊:International Journal of Computer Integrated Manufacturing [Taylor & Francis]
卷期号:: 1-21
标识
DOI:10.1080/0951192x.2024.2428683
摘要

The shift towards product personalization is the main enabler behind Industry 4.0 and drives the need to deploy flexible and reconfigurable assembly systems. This paper investigates the use of Digital Twins (DT) for enabling system flexibility and reconfigurability through various functionalities, leading to an overall resilience in the system. The suggested DT infrastructure involves two main components: a) Virtual representation of the shop floor, combining multiple sensor data and CAD models and b) Real-time multi-robot behaviour control. The communication layer between the physical and the virtual agents in the level of Digital Twin is realised through the ROS framework. The integration of the DT in an overall production system with various components (like planning systems) is realised through the Asset Administration Shell (AAS) and custom ROS-AAS connectors responsible for translating data between the two formats. Finally, an orchestration system (referred as Station Controller) that is responsible for dispatching planned tasks to the assigned resources has been implemented. The developed infrastructure is validated through a case study inspired by the consumer electronics industry focusing on the assembly of two different products, a trimmer head, and a monitor cover. Nevertheless, the proposed solution has been designed to be easily applicable to any similar scenario.

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