IPL-Magazin 48 | Juli 2019 | Autor: Matthias Miesbeck

Was in Star Wars noch entfernte Zukunftsutopie war, wird Realität

 

Matthias Miesbeck
Matthias Miesbeck

Roboter sind heute schon Teil unseres beruflichen aber auch unseres privaten Lebens. Gemeinsames Arbeiten mit intelligenten Maschinen wird in den kommenden Jahren weiter an Bedeutung gewinnen. Für uns als Menschen bedeutet dies natürlich auch Veränderungen in unseren Abläufen und Gewohnheiten. Wir werden uns in den nächsten Jahren an die „künstlichen“ Kollegen gewöhnen.

Auch wenn das vielleicht erst einmal ein wenig abschreckt, so ist es ebenso eine große Chance, neue Wege zu gehen. Jede industrielle Revolution hat tiefgreifende Veränderungen für die Menschen mit sich gebracht. Doch auch jede Revolution hat auch viele neue Möglichkeiten geschaffen, die für unseren Erfolg heute wichtig sind. So wird auch der Cobot neue Erfolgswege öffnen.


Was ist ein Cobot eigentlich genau?

Cobot steht als Abkürzung für engl. „collaborative robot“. Der Begriff beschreibt einen Industrie- oder Alltagsroboter, der zusammen mit Menschen arbeitet und im Produktionsprozess bzw. im Alltagsleben nicht durch Schutzeinrichtungen von diesen getrennt ist. So ist eine sichere Arbeitsweise auf Basis sensibler Sensoren für die Cobots nötig.

Die Cobots schalten sich automatisch bei Berührungen mit Hindernissen ab und verhindern somit Schäden in ihrem Umfeld und Verletzungen bei ihren menschlichen Kollegen.

 

Hallo Kollege C3PO
Hallo Kollege C3PO

 

MRK - Mensch-Roboter-Kollaboration

Wie eng Mitarbeiter und Cobots im schutzzaunlosen Roboterbetrieb zukünftig wirklich interagieren, hängt wesentlich vom Anwendungsfall ab. So kann das „K“ in MRK verschiedene Bedeutungen haben: Koexistenz, Kooperation, Kollaboration.

KOEXISTENZ:
Mitarbeiter und der Roboter ohne Schutzzaun arbeiten in benachbarten, separaten Bereichen und haben somit keinen gemeinsamen Arbeitsraum. Ein klassisches Beispiel ist eine Einlegestation mit Förderband oder Rundtusch gekoppelt an eine Roboterzelle.

KOOPERATION:
In diesem Fall teilen sich Mitarbeiter und Maschine einen Arbeitsraum. Sie arbeiten darin jedoch zu unterschiedlichen Zeiten. Ein Beispiel hierfür ist eine Übergabestation für einen Montageroboter. Dort legt zuerst der Mitarbeiter ein Teil ein, welches der Roboter dann dort abholt, aufnimmt und verbaut.

KOLLABORATION:
Die Kollaboration beschreibt die engste Form der Zusammenarbeit zwischen Mitarbeitern und dem Cobot. Beide teilen sich denselben Arbeitsraum und arbeiten simultan am selben Bauteil oder Produkt. Beispielhaft genannt in diesem Zusammenhang ist eine kombinierte Montagestation, in der Mitarbeiter und Roboter unterschiedliche Tätigkeiten am gleichen Objekt ausführen.


So werden die Cobots abgesichert

Koexistenz oder Kooperation sind bereits heute in vielen Unternehmen Standard und bereits vor dem aktuellen Cobot-Hype in der Robotik fester Fabrikbestandteil. In der Regel sind diese Roboter mit Detektionslösungen wie Lichtschranken oder Trittmatten abgesichert. Ergänzt werden diese Sicherheitslösungen vielfach durch spezielle Sicherheitsfunktionen in den Robotersteuerungen selbst.

Die Sicherheitsmechanismen verhindern, dass der Roboter programmierte Grenzen und damit einen festgelegten Arbeitsraum verlässt. Dadurch, dass Mensch und Roboter vorwiegend getrennt ihre Tätigkeiten ausführen, kommen bei Koexistenz oder Kooperation vorwiegend auch normale Industrieroboter zum Einsatz.

In kollaborativen Anwendungsfällen sind die klassischen Detektionslösungen allerdings nicht mehr ausreichend. So müssen hier Kräfte, Geschwindigkeiten und Verfahrwege der Cobots stetig überwacht, eingeschränkt und die Roboter im Bedarfsfall gestoppt werden. So werden beispielsweise Laserscanner, Vision-Systeme, Ultraschallverfahren und sogar Radartechnik eingesetzt, um Berührungen zwischen Menschen und Maschine vollkommen zu vermeiden. Des Weiteren gibt es technische Ansätze mit kapazitiven Sensoren in Kombination mit spezieller Schutzkleidung, um mögliche Berührungen mit dem Menschen frühzeitig zu erkennen oder gar präventiv zu verhindern.

Für den Fall, dass Berührungen nicht vollständig unterbunden werden sollen oder verhindert werden können, muss man zumindest versuchen, die Kräfte und Impulse, die auf den Menschen wirken, auf ein Minimum begrenzen. Um dies sicherzustellen, wird eine sensible Kraft-Momenten-Sensorik in den Cobot-Gelenken verbaut, die bei Überschreitung der definierten Kraft- und Druckwerte den kollaborativen Roboter anhalten. Weit verbreitet sind außerdem spezielle sensorische Schutzhüllen, die auf Berührung und Druck reagieren.


Bedeutung der Cobots in der Fabrikautomation

Die kollaborative Robotik wird der Automation in Fabriken – beispielsweise bei den Fertigungsprozessen wie Montage, Verpackung und Palettierung - neue Möglichkeiten bieten. Im Idealfall lassen sich die Vorteile des Menschen, wie

  • Flexibilität
  • Urteilsvermögen
  • Kreativität
  • Erfahrung
  • Intuition und Überblick


kombinieren mit den Stärken des Roboters wie

  • Ausdauer
  • Präzession
  • Stärke

In den meisten industriellen Anwendungen kommen spezielle Leichtbauroboter zum Einsatz.


Ist der Einsatz von Cobots in Ihrer Fabrik auch sinnvoll?

Der stetige Konkurrenzdruck auf dem globalen Markt zwingt zum Umdenken und Beschreiten neuer Wege, um die Wettbewerbsfähigkeit aufrecht zu erhalten.

Eine wesentliche Möglichkeit und Chance für den Hochlohnstandort Deutschland ist die rasche Automatisierung der Produktion in den kommenden Jahren.


Damit einhergehen aber auch eine Reihe von Fragen, wie beispielsweise:

  • Welche (neuen) Möglichkeiten bieten die Automatisierungslösungen der Hersteller heute für die Zukunft?

  • Welche Anwendungsfälle im Unternehmen eignen sich wirklich für eine sinnvolle Automatisierung?

  • Wie gelingt es uns, die Kosten zu reduzieren und gleichzeitig Produktivität zu erhöhen?

 

Die hohen Investitionskosten für Automatisierungslösungen erfordern eine genaue Betrachtung der möglichen Anwendungsfälle. Der Markt bietet eine Vielzahl von Lösungen und gerade deshalb sollten die Entscheider alle Optionen und Möglichkeiten genau betrachten und vergleichen. Hat sich Ihr Unternehmen für den Einsatz von Robotern entschieden, so ist das nur ein erster Schritt. In der Folge bedeutet das aber auch, etliche andere Technologien in Ihrem Unternehmen zu nutzen.

Denn eines ist gewiss: Roboter ist nicht gleich Roboter!

Cobots sind also nur ein Baustein zur Digitalisierung einer Produktion.

 

Die nachfolgenden Fragen können Ihnen zur Klärung helfen, inwiefern
Cobots bei Ihnen eine lohnende Lösung darstellen:

  • Haben Sie wiederkehrende Probleme, Produktionslinien mit Mitarbeitern zu besetzen?

  • Sind die dortigen Aufgaben, in schmutzigem, lautem oder unergonomischem Umfeld und somit bei Ihren Mitarbeitern unbeliebt?

  • Gibt es in Ihrer Produktionslinie Arbeitsabläufe mit hohem Wiederholcharakter, die sie sich für Automatisierungsmaßnahmen anbieten?

  • Ist der Einsatz eines traditionellen Industrieroboters inklusive den nötigen Schutzeinrichtungen (z.B. Zaun) aus Platzgründen gar nicht möglich?

  • Rechnen Sie mit einem schnellen ROI der Investition und profitiert Ihr Unternehmen auch langfristig von einer geplanten Automatisierungslösung?

Die Beantwortung der Fragen mit „JA“ ist ein prima Indikator dafür, sich mit dem Thema Cobots und dessen Anwendungen näher zu befassen. Starten Sie jetzt durch und gehen Sie neue Wege!

 

Eine Auswahl gängiger Hersteller

Speziell für die Cobot-Anwendung haben die diversen Hersteller spezielle und vor allem leichte Modelle entwickelt. Auf dem Markt gibt es eine Reihe von Produkten, wie u.a.:

  • LBR iiwa in der 7 und 14kg Variante, LBR iisy von KUKA
  • UR5, UR3, E-Series und Universal Robots+ von Universal Robots
  • Yumi in der Ausführung Doppel- und Einarmausführung von ABB
  • Der Zweiarmiger Scara Duaro vom Kawasaki
  • YASKAWAS’s Cobot HC10
  • uvm.

Die diversen Hersteller haben hierbei unterschiedliche Stärken je nach Anwendungsfall. Sie sollten sich jedenfalls ein Bild über die Einsatzgebiete gemäß Ihren Anforderungen machen, bevor Sie sich für eine Cobot-Automatisierungslösung entscheiden. Die Hersteller verfügen hierfür in der Regel über Show-Rooms mit Show-Cases, die Sie besuchen können. Vielleicht ist es Ihnen sogar dort möglich, schon erste Test für Ihre geplante Anwendung durchzuführen.


Fazit:
Der Wandel in der industriellen Produktion ist in vollem Gange. Cobots tragen hierzu sehr umfassend bei. Die Bedarfe an intelligenten, künstlichen Kollegen in den kommenden Jahren wird weiter steigen und das Arbeits- und
Tätigkeitsfeld weiter verändern.

Für den Standort Deutschland ergibt sich eine Chance, auch zukünftig produktiv hochwertige Produkte zu wettbewerbsfähigen Preisen herstellen zu können.

Lassen Sie uns gemeinsam die Produktion der Zukunft gestalten.