Wissenschaftler bauen einen KI-betriebenen Roboter, um Ihr altes Telefon zu zerlegen

Im Jahr 2016 gab Apple bekannt, dass es einen Recycling-Roboter namens Liam entwickelt hat, der ein iPhone in 11 Sekunden zerlegen kann. Sechs Jahre und mehrere Maschinengenerationen später gibt Apple immer noch nicht bekannt, wie viele iPhones seine Roboter zu Teilen recycelt haben.

Aber die potenziellen Auswirkungen von künstlich intelligenten Robotern auf das Recycling von Elektroschrott auf breiterer Ebene könnten bald deutlich werden, dank eines neuen Forschungsprojekts, das darauf abzielt, KI-gestützte Werkzeuge zu entwickeln, die eine Robotertechnik ermöglichen Recycler, um Teile von vielen verschiedenen Telefonmodellen zu sammeln. Wenn eine solche Technologie kommerzialisiert werden kann, hoffen die Forscher, dass sie das Recycling von Smartphones und anderen kleinen, tragbaren Elektronikgeräten erheblich verbessern könnte.

Während die heutigen Recycler von Elektroschrott hauptsächlich mit größeren Altgeräten wie CRT-Fernsehern umgehen, erreicht eine wachsende Zahl kleinerer Elektronikgeräte wie Smartphones und Tablets ihre Einrichtungen. Dies schafft neue Herausforderungen, da diese Geräte oft schwierig und zeitaufwändig zu zerlegen sind. Anstatt potenziell wertvolle Komponenten wie das Motherboard zu retten, entfernen Recycler normalerweise die Batterie und schreddern den Rest. Wertvolle Materialien gehen dabei verloren, und die ganze Energie, die in die Herstellung von Bauteilen geflossen ist, muss wieder aufgewendet werden, um neue herzustellen.

Seit einigen Jahren untersuchen Wissenschaftler, ob künstlich intelligente Roboter den Recyclingprozess rationalisieren und die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Teilen aus toter Unterhaltungselektronik wirtschaftlicher machen könnten. Im Dezember erhielt die Idee großen Auftrieb, als das US-Energieministerium Forschern des Idaho National Laboratory, der University of Buffalo, der Iowa State University und des Elektroschrott-Recyclers Sunnking ein Stipendium in Höhe von 445.000 US-Dollar gewährte, um Software zu entwickeln, die es Robotern ermöglicht Identifizieren Sie automatisch verschiedene Arten von Smartphones auf einer Recyclinglinie, entfernen Sie die Batterien und ernten Sie verschiedene hochwertige Komponenten. Am Ende des zweijährigen Forschungsprojekts hofft das Team, eine frühe Version seiner Technologie in einer der Anlagen von Sunnking im Feld testen zu können – danach kann es weitere Mittel für die Kommerzialisierung von Roboter-Smartphone-Recyclern anstreben.

Alleskönner-Version

Amanda LaGrange, CEO des in St. Paul ansässigen Elektroschrott-Recyclers TechDump, sagt, dass die Arbeit dieser Forscher entscheidend für die Verbesserung der Nachhaltigkeit von Unterhaltungselektronik ist, die wertvolle Metalle und Mineralien enthält, die die heutigen Rohrecyclingprozesse nicht zurückgewinnen . „Es ist so wichtig, Wege zu finden, wie diese Wissenschaftler mit Robotern versuchen, Seltenerdmetalle zurückzugewinnen“, sagt LaGrange gegenüber The Verge. „Außerdem ist mein abgestumpftes Selbst nicht davon überzeugt, dass dies zu diesem Zeitpunkt in großem Maßstab möglich ist.“

Tatsächlich ist die Anwendung von Robotik und KI auf das Recycling von Elektroschrott eine ziemlich neue Idee, und es gibt nicht viele praktische Beispiele dafür, dass sie funktioniert. Das bekannteste Beispiel ist die viel gepriesene Reihe von Recycling-Robotern von Apple, aber nur wenige Versionen dieser Roboter sind in freier Wildbahn, sie funktionieren nur auf iPhones, und ihre Auswirkungen auf Apples gesamten Elektroschrott bleiben bestenfalls im Dunkeln.< stark> Eine Allround-Version, die in einer Elektroschrottanlage installiert werden könnte, die Dutzende verschiedener Smartphone-Modelle verarbeitet, wurde noch nicht kommerzialisiert. Das neue Forschungsprojekt soll zeigen, dass zumindest ein solcher Roboter entwickelt werden kann.

Verschiedene Forschungsteams werden die Führung bei verschiedenen Roboter-Recycling-Fähigkeiten übernehmen. Die Forscher des INL werden sich auf die Entwicklung von Methoden zum Entfernen von Batterien aus Smartphones mit einem Roboterarm konzentrieren. Parallel dazu werden Forscher der University of Buffalo und der Iowa State University höherwertige Komponenten wie Leiterplatten, Kameras und Magnete identifizieren, die mit denselben Robotern aus toten Telefonen entfernt werden können, und Hardware für das eigentliche Smartphone finden oder entwickeln Chirurgie.

Ein von AMP Robotics entwickelter Robotersortierer zum Sieben fester Abfälle des Idaho National Laboratory

Die Roboter brauchen nicht nur gute Hardware, sondern auch Software, mit der sie verschiedene Telefontypen schnell erkennen und ihre innere Anatomie nachschlagen können. Für diesen Teil des Projekts werden Forscher der Iowa State University und Sunnking eine Datenbank entwickeln, die 2D-Bilder und 3D-Scandaten von verschiedenen Marken und Modellen von Smartphones enthält. Mithilfe eines maschinellen Lernansatzes trainiert diese Datenbank die Software, die die Roboter anleitet, den Akku des Telefons und hochwertige Komponenten zu lokalisieren und zu extrahieren.

„Wir werden dieses System darauf trainieren, auf Telefone zu schauen und zu sagen: ‚Das ist ein iPhone, das ist ein Samsung-Modell XYZ‘, dann zu einer Datenbank zu gehen und zu sagen: ‚Hier werden wir den Akku abschneiden out'“, sagt Neal Yancey vom INL, der Hauptforscher des Projekts.

Schließlich hoffen die Forscher, einen Roboter zum Abisolieren von Smartphones zu haben, der in bestehende Recyclingbetriebe für Elektroschrott eingesteckt werden kann. Sunnking, das den Forschern 100 Muster von fünf verschiedenen Telefonmodellen zum Experimentieren zur Verfügung stellen wird, wird dieses System gegen Ende des zweijährigen Projektfensters als erstes testen.

Gleichzeitig werden Forscher am INL die Wirtschaftlichkeit des gesamten Roboterzerlegungsprozesses analysieren, um festzustellen, ob er tatsächlich die Recyclingkosten senkt. Das Ziel des Teams ist es, die Materialrückgewinnung um mindestens 10 Prozent und die Recyclingökonomie um mindestens 15 Prozent im Vergleich zu heutigen Standard-Recyclingverfahren zu verbessern.

Selbst diese scheinbar bescheidenen Ziele können schwer zu erreichen sein. Das Hinzufügen spezialisierter Roboterarme zu Elektroschrottbetrieben, bei denen Telefone derzeit von Hand zerlegt werden, erfordert eine potenziell beträchtliche Vorabinvestition. (Die Kosten für Roboterarme können stark variieren, aber die beliebte UR5-Serie wird für über 35.000 US-Dollar pro Stück verkauft.) Und da die meisten der heutigen Roboter eher für einfache, sich wiederholende Aufgaben als für die Präzisionsarbeit des Entfernens winziger Telefonteile ausgelegt sind, entwickeln Sie einen Roboter dafür sich in puncto Demontagegeschwindigkeit und Genauigkeit mit seinen menschlichen Pendants messen kann, ist keine Kleinigkeit, sagt Minghui Zheng, Robotiker an der University of Buffalo und Co-Principal Investigator des Projekts.

„Roboter haben viele Einschränkungen“, sagt Zheng. Grundlegende Aufgaben wie die Verwendung von Robotergreifern zum Herausziehen kleiner Komponenten könnten „sehr herausfordernd“ sein, sagt sie.

Änderungen am Produktdesign könnten ein Hindernis darstellen

Die Entwicklung KI-basierter Softwaretools, die die komplexe Mischung toter Geräte in einem Elektroschrottstrom durchsieben und genau klassifizieren können, könnte sich ebenfalls als Herausforderung erweisen, obwohl ähnliche Tools zum Sortieren von festen Abfällen wie Kunststoff existieren. Auch andere Gruppen versuchen, KI-basierte Methoden zum Sortieren von Elektroschrott zu entwickeln, darunter das Biorobotics Lab der Carnegie Mellon University, das kürzlich mit Apple an einem solchen Projekt gearbeitet hat.

Auch wenn die anfängliche Forschung vielversprechend ist, wird noch mehr Arbeit erforderlich sein, bevor KI-betriebene Roboter eine praktische Lösung für die Handhabung der geschätzten 150.000 Tonnen tragbaren Unterhaltungselektronikschrotts sind, die die Amerikaner jedes Jahr produzieren (eine Zahl, die nicht nur Smartphones, sondern auch Tablets und Wearables wie Apple umfasst Betrachten). Da sich das anfängliche Projekt auf nur fünf von Hunderten von Smartphones konzentrierte, muss die Technologie weiterentwickelt werden, um für die meisten Recycler praktikabel zu sein. Um große Mengen an Smartphones in einer industriellen Umgebung zu verarbeiten, muss das System auch vergrößert werden.

Änderungen am Produktdesign könnten ein weiteres Hindernis für das robotergestützte Recycling darstellen. Da Unternehmen ihre Geräte Jahr für Jahr optimieren, müssen Recycling-Roboter mit Hardware und Software auf dem neuesten Stand gehalten werden, die mit den neuesten Modellen umgehen können. Ein Elektroschrott-Recycler, der eine Investition in eine solche Technologie in Betracht zieht, könnte sich vernünftigerweise Sorgen machen, dass in 10 Jahren neue Telefondesigns die Roboter obsolet gemacht haben.

Deshalb ist es so wichtig, dass die Recyclingfähigkeit gebacken wird in das Produktdesign, sagt Sara Behdad, eine Forscherin für nachhaltige Elektronik an der University of Florida, die nicht an dem neuen Forschungsprojekt beteiligt ist. Während Behdad sagt, dass ein stärkerer Einsatz von Robotern das Recycling von Elektroschrott „stark“ verbessern könnte, glaubt sie, dass viele der Probleme, die Recycler heute plagen, von eingeklebten Batterien bis hin zu proprietären Schrauben, durch Standards für die Demontage angegangen werden sollten. p>

Ein solcher Ansatz würde in Zukunft „weniger Unsicherheit“ für Recycler bedeuten, sagt Behdad. Und das Zerlegen von Telefonen läge „viel mehr im Bereich der Möglichkeiten von Robotern.“