Fraunhofer IPK

Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik

Geschickte Roboter unterstützen die Montage

Die Produktion von Bauteilen mit kundenspezifischen Merkmalen erfordert schließlich neue Robotersysteme mit der Fähigkeit, sich in kurzer Zeit an neue Produktvarianten oder Aufgaben anzupassen. Solche Roboter besitzen Multi-Arm-Systeme mit artikulierenden Händen, taktile und visuelle Sensorik sowie neuartige Steuerungen, die Nachgiebigkeits-, Kraft- und visuelle Regelung einschließen. Solche Technologien versetzen Roboter in die Lage, Montageaufgaben mit hoher Präzision auszuführen – etwa Montage und Verzahnung von Zahnrädern. Damit werden sie nicht nur flexibler, auch ihr Einsatzgebiet kann sich ändern: Neuartige Roboter können Menschen bei komplexen Montageprozessen unterstützen und körperliche oder psychische Belastungen – etwa bei der Handhabung schwerer Teile oder bei monotonen repetitiven Aufgaben – minimieren oder den Mitarbeiter ganz davon befreien. Zudem werden die Möglichkeiten zur Auslastungsoptimierung im Montagebereich einer Fabrik erweitert: Je nach Auftrags- und Anwesenheitslage können Aufträge flexibel zwischen Mitarbeitern und Robotern verteilt werden.

Die neuen Roboter können aktiv durch Sprache, Gestik und andere Interaktionsformen mit dem Menschen kommunizieren. Sie erkennen die Anwesenheit und Bewegungen von Menschen in ihrem Arbeitsraum und können sich daran anpassen. Zudem kündigen sie dem Menschen im Voraus eigene Aktivitäten und Bewegungen an. Die wichtigsten Merkmale der neuen Robotersysteme sind ihre innovative Programmierung und Steuerung. Sie machen es möglich, dass der Mensch den Roboter intuitiv und interaktiv durch Sprache und Gesten instruiert oder ihn effizient mithilfe fertiger Bausteine graphisch programmiert. Um den Robotern eine schnelle Anpassung an sich dynamisch verändernde Umgebungen zu ermöglichen, werden sie verhaltensorientiert programmiert und geregelt, wobei abhängig von Umgebung und Aufgaben verschiedene Roboterfertigkeiten aktiviert werden. Eine erhöhte Sicherheit mithilfe fortgeschrittener Sensorik visueller, taktiler und anderer Art ermöglicht neuen Robotern, den Arbeitsraum mit dem Menschen aktiv und dynamisch zu teilen.

An der Station 5 des Exponats schließt sich zuletzt der Kreis der »flexiblen Produktion mit Durchblick«. Durch die Anbindung an ein System wie das Industry Cockpit können Roboter und Bearbeitungsmaschinen aus der Distanz überwacht und qualitätsrelevante Informationen im laufenden Prozess beobachtet und analysiert werden. So können Fehlerquellen frühzeitig erkannt und Zeitverluste durch Bearbeitungsfehler oder Maschinenausfälle reduziert werden. Zudem werden Maschinenverantwortliche bei ihrer Aufgabe, die Verfügbarkeit »ihrer« Maschinen zu gewährleisten, maßgeblich unterstützt. Die hierzu notwendigen Ressourcen können beispielsweise durch die Cloud bereitgestellt werden.