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Verlagsspezial

: Immer mehr Co-Bots im Einsatz

Sensorjacke im Test: Die Gläserne Manufaktur von Volkswagen und das Dresdner Start-up Wandelbots arbeiten an einem neuen Verfahren zur schnelleren Programmierung von Industrierobotern. Dazu sind Kleidungsstücke mit verschiedenen Sensoren bestückt. Bild: Volkswagen

Mensch und Maschine rücken in der Produktion immer näher zusammen: Industrie und Forschung verbessern stetig die Einsatzmöglichkeiten von sogenannten Co-Bots. Die modernen Roboter helfen auch beim Sprung in eine neue Produktionslogik.

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          Der Name ist Programm: Autobauer Volkswagen hat vor wenigen Wochen eine Kooperation mit dem Start-up Wandelbot aufgenommen. In der Gläsernen Manufaktur des Konzerns in Dresden führen Mitarbeiter jetzt für eine Weile Routine-Handgriffe aus, während sie eine mit Sensoren ausgestattete Jacke tragen. Die Daten werden dann an Roboter übertragen, die die menschlichen Bewegungen nachahmen – und so mitarbeiten können. „Volkswagen erhofft sich von der Kooperation, Automatisierungsprojekte schneller und mit deutlich reduziertem Aufwand zur industriellen Anwendung zu bringen", sagt Marco Weiß, verantwortlich für Innovationsprojekte der Gläsernen Manufaktur.

          Immer mehr Roboter im Einsatz

          Je weniger Programmierung nötig ist, desto besser. Denn auch die etablierten Roboter in der Fertigung müssen ständig neu dazulernen. Verbreitet sind sie in allen Branchen, von der Automobilbranche bis zum Maschinen- oder Anlagenbau:  Studien des Industrie- und Forschungsverbundes International Federation of Robotics zeigen, dass ihre Zahl stetig wächst. Waren es im Jahr 2015 in der produzierenden Industrie im weltweiten Schnitt 66 Roboter pro 10.000 Angestellte, so stieg dieser Wert zuletzt auf 74. Nach Südkorea und Singapur folgt Deutschland bereits auf Platz drei, wenn es um den Einsatz von automatisierten Helfern geht – hier sind bereits 309 Roboter pro 10.000 Angestellte im Dauereinsatz.

          Doch nicht nur die Anzahl steigt, sondern auch die Einsatzgebiete: Besonders neugierig blicken viele Hersteller auf Maschinen, die wie bei Volkswagen unmittelbar neben und mit dem Menschen agieren können.  Der Autokonzern PSA hat solche Co-Bots jüngst in einem französischen Werk eingeführt und betont in ersten Pressemitteilungen die Einsparmöglichkeiten, der skandinavische Lebensmittelhersteller Atria hat Mitarbeitern in der Logistikabteilung jetzt einen Roboterkollegen zur Seite gestellt.

          Klar ist: Die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ist ein Forschungsfeld mit großen Wachstumschancen. „In den letzten Jahren hat sich viel getan“, sagt Norbert Elkmann, Leiter Robotersysteme am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF). „Mensch-Roboter-Kollaboration und das Thema Sicherheit sind ein wichtiger Türöffner für zukünftige Applikationen mit intelligenten und autonomen Robotern.“

          Sicherheit vor Schnelligkeit

          Oft helfen die Maschinen dort, wo besonders schwere Lasten zu bewegen sind oder hohe Präzision gefragt ist. In zwei Werken des Automobilbauers BMW etwa sind seit vergangenem Jahr Menschen und Roboter auch direkt nebeneinander im Einsatz. In Dingolfing positionieren Mitarbeiter in engen Produktionsstraßen mit Hilfe eines Leichtbauroboters Ausgleichsgehäuse passgenau in ein Getriebe, in Landshut hebt eine Maschine ein Kurbelwellengehäuse ergonomisch schonend für die Qualitätsprüfung in Position.

          Die Erwartungen aus der Industrie waren lange Zeit ebenso hoch wie die Ansprüche an die elektrisch gesteuerten Assistenten: Von Robotern, die nicht in vergitterten Käfigen eingesperrt werden mussten, versprach man sich Platzeinsparungen in engen Produktionsstraßen, hohe Fertigungsgeschwindigkeiten und so insgesamt eine deutlich verbesserte Effizienz. Manche der Erwartungen seien zuletzt etwas gedämpft worden, sagt Elkmann. Beispiel Tempo: „Wenn die biomechanischen Belastungsgrenzen im Falle einer Berührung überschritten werden, muss die Geschwindigkeit des Roboters entsprechend reduziert werden.“ Zudem sei der Planungsaufwand für Cobot-Projekte aktuell noch sehr hoch – und rechne sich daher nicht immer.

          Zwei Themen beschäftigen Forscher und Industrie daher besonders intensiv: Zum einen steht die Sicherheit im Fokus. Nur wenn der Roboter sicher weiß, wo und wie er sich bewegen darf, ohne den Mitarbeiter zu stören, ist eine tatsächliche Kollaboration möglich – Hand und Greifarm müssen fließend und verletzungsfrei ineinandergreifen, damit tatsächlich von einem Co-Bot die Rede sein kann.

          Individualität und Wandlungsfähigkeit gefragt

          Lange standen dabei vor allem Laserscanner im Fokus, mittlerweile werden auch hochempfindliche Kamerasysteme und Ultraschallverfahren verbaut, die noch präziser erkennen, welche Hindernisse im Weg stehen können. Elkmanns Team am IFF hat zudem kürzlich einen „taktilen Fußboden“ entwickelt – darüber erkennt der Roboter, welche Schritte sein menschlicher Nachbar gerade macht. „Es geht darum, den Baukasten für sichere Sensorik zu vervollständigen – man muss die passenden Sensoren für die passenden Anwendungsfelder einsetzen“, sagt Elkmann.

          Diese Technologien helfen, um die zweite Entwicklung voranzutreiben: den flexiblen Einsatz der Maschinen an verschiedenen Stellen in der Produktionskette. Für viele Unternehmen zählt nämlich nicht mehr nur die Geschwindigkeit in der Fertigung, sondern die möglichst individuelle Anpassung von Werkstücken – so lassen sich deutlich höhere Preise erzielen. Dafür müssen aber Menschen und Maschinen in der Fertigung in der Lage sein, schnell verschiedene Aufgaben wahrzunehmen.

          „Es hilft uns sehr, dass wir die Roboter individuell anpassen können“, sagt auch Johnny Jansson, der technisch Verantwortliche bei Lebensmittelhersteller Atria. Wo der Roboter heute Kartons faltet, kann er morgen dem menschlichen Kollegen beim Einpacken von Milchflaschen helfen. Der wandlungsfähige Co-Bot wird so zum wichtigen Helfer auf dem Weg zur vernetzten Industrie.

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