Om Digital Twins i robotteknologi og videre endnu

Der tales meget om “Digital Twins“ netop nu. Inden for teknik, arkitektur og byggeri, selv i drift og styring af diverse anlæg; de ser ud til at være overalt og ser ud til at klare næsten alt. Men hvad er en Digital Twin egentlig?

Der findes en ISO-standarddefinition, men lad os tage et særlig praktisk kig på det. Umiddelbart er en Digital Twin en virtuel kopi af et fysisk objekt, en repræsentation af et fysisk objekt i den digitale verden. Hvis objektet er statisk og passivt, er dens Digital Twin også særdeles statisk og passiv, og grundlæggende blot en digital model. Med denne ret svage definition ser vi undertiden folk kalde selv en 3D-scanning af et objekts geometri for dens Digital Twin.

Det bliver mere interessant, hvis det fysiske objekt i sig selv er mere interessant og har en egen adfærd, for eksempel en robotarm. Så bør objektets Digital Twin også afspejle denne adfærd, og for eksempel bevæge sig tilsvarende den fysiske robotarm. Når den virkelige robot bevæger sig op og ned, kan vi se den selvsamme bevægelse også hos dens Digital Twin, der ligeledes bevæger sig op og ned. Dette aspekt af Digital Twins kaldes undertiden “Digital Shadowing“ – “Digital Skygning”.

Vi kan tilføje aspektet af simulering til definitionen af Digital Twins for ikke kun at afspejle, men reelt replikere det fysiske objekts adfærd. Igen med en robotarm i tankerne – vi kan derefter bevæge vores Digital Twin op og ned i simulering og ville således være i stand til at forudsige den nøjagtige bevægelse af den fysiske robotarm. Hvis vi derefter bruger resultatet af simuleringen (for eksempel en bevægelse af robotarmen uden kollisioner) til direkte at kontrollere den fysiske robotarm, er cirklen sluttet, og de to enheder ville være hinandens perfekte “tvillinger“. Enhver ændring i relation til det fysiske objekt afspejles i dets Digital Twin, og en ændring af vores Digital Twin fører til samme ændringer af det fysiske objekt.

Fra robotperspektivet er Digital Twins således den ideelle grænseflade til at arbejde med robotter. Kun én person ad gangen kan programmere den fysiske robot, og i industrien er robotter en ressource, der er dyr at tage ud af produktionen. Hvis vi i stedet har Digital Twins til at programmere robotter, kan vi have et hvilket som helst antal kopier af vores Digital Twin, og flere personer eller teams kan arbejde parallelt med kopierne. Og da interaktionen med robotterne kun er virtuel, er det sikkert for programmøren – programmørerne kan i sikkerhed analysere farlige situationer, zoome ind, lave gentagelser o.s.v.

Tilbage i tiden var dette kendt som „offline programmering“, baseret på simuleringer. Hvad der nu har ændret sig med udtrykket “Digital Twin“, er, at vi kan oprette direkte forbindelse til den fysiske robot for at overvåge dens interne tilstand, og at vores Digital Twin kan tage direkte kontrol over den fysiske robot. Men vi har faktisk omfattende erfaring med Digital Twin-lignende metoder inden for robotteknologi, da robotter er komplekse automatiserede enheder, der kræver smarte styringsmidler.

Ikke desto mindre er Digital Twins ikke specifikke for robotteknologi, da vi kan udforme Digital Twins af stort set ethvert fysisk objekt. Dette er især interessant med hensyn til Digital Shadowing, da Digital Twin bliver en grænseflade til signalerne fra det fysiske objekt. Tænk på „smarte bygninger“ – de bruger hundreder af sensorer, der måler temperatur, fugtighed, CO2 og så videre, og de har hundreder af aktuatorer, såsom lysafbrydere, dørlåse, VAC-kontroller o.s.v. Efter definitionen ovenfor tilbyder Digital Twins også her en systematisk måde at organisere overvågning og kontrol af sådanne smarte bygninger på. En smart bygning er en “robot“ — vi ønsker at aflæse sensordata fra bygningen, beregne optimerede reaktioner og styre bygningens aktuatorer i overensstemmelse hermed.

Tillad mig her mod slutningen af artiklen en tanke, der måske er lidt langt ude. Hvad nu, hvis vi kombinerer eller udvider smarte bygninger med robotter såsom mobile platforme, robotarme o.s.v.? Jeg er klar over, at dette allerede sker i et vist omfang – for eksempel ser jeg mobile robotter bevæge sig rundt til intern logistik i store anlæg. Men jeg er sikker på, at der er mere potentiale i dette. Simpelt – robotter til rengøring, eller mere langt ude – automatiserede vægge, der giver mulighed for ændring af rummets layout. Med smarte bygninger begynder skillelinjen mellem bygninger og robotter allerede at blive sløret. Fællesnævneren er behovet for overvågning og kontrol. Og Digital Twins tilbyder en systematisk måde at imødekomme disse krav på.