Hand in Hand

Artikel vom 27. November 2015 

Mensch-Roboter-Kooperation

Roboter in der Produktion – bei diesem Stichwort hat man schwere Maschinen vor Augen, die zum Beispiel in einem Schutzkäfig Teile zusammenschweißen. Diese Sicherheitseinhausung schützt die Produktionsmitarbeiter vor einer Kollision mit dem Roboter. Doch der Käfig kostet Platz, Arbeitszeit und letztendlich Geld, denn er kann nur dann geöffnet werden, wenn der Roboter stillsteht.

Nur keine Berührungsängste!

Wie sieht die Mensch-Roboter-Kooperation von morgen aus? Die räumliche Trennung von Mensch und Maschine ist dann nicht mehr nötig. Die künftige Robotergeneration kooperiert ganz ohne Barrieren sicher mit den Mitarbeitern. Möglich wird dies beispielsweise durch eine ausgefeilte Sensorik, die bemerkt, wenn sich ein Mensch dem Roboter nähert. Die Maschine stoppt dann sofort ihre Bewegung. Auch Leichtbauroboter können direkt neben den Produktionsmitarbeitern eingesetzt werden. Mit ihrem geringen Gewicht und den leichten Bauteilen stellen sie keine Gefahr dar.

Diese Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Robotik eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten für die mechatronischen „Kollegen“. Besonders in der Montage, in der der Mensch Produktionsprozesse häufig überwachen oder in sie eingreifen muss, bieten die kooperativen Roboter gegenüber der herkömmlichen Roboterzelle mit Schutzzaun einen großen Vorteil.

Kooperation dank Sensorik

In der neuen Technologiefabrik von Festo arbeitet in der Ventilmontage ein Roboter direkt mit dem Menschen zusammen. Er übernimmt den Teiletransport und presst Dichtringe in die Ventilgehäuse ein. Sensoren erfassen seine Bewegungen: Sobald ihm ein Mitarbeiter zu nahe kommt, wird er langsamer oder hält komplett an. Das Konzept des Montageroboters entwickelte Festo in Zusammenarbeit mit dem iwb Anwenderzentrum Augsburg und setzte es mit den Firmen Müko, Kuka und MRK in enger Kooperation und Abstimmung mit der Berufsgenossenschaft um. Da er sehr stabil gebaut ist, kann der Montageroboter auch größere Teile problemlos bewegen.

Ähnlich wie der Montageroboter bei Festo funktioniert „Adam“ des Herstellers MRK, der in der Produktion bei Audi eingesetzt wird. Auch er ist mit Sensoren ausgestattet, die Kollisionen verhindern. Bei der Montage der Autos reicht er seinen menschlichen Kollegen die Komponenten an. Diese müssen sich nun nicht mehr mühsam bücken, um etwas aufzunehmen.

Entlastende Zusammenarbeit

Solche Roboter entlasten ihre menschlichen Kollegen bei monotonen, ergonomisch einseitigen Aufgaben. Das erleichtert gerade bei sehr kurzzyklischen Abläufen die Arbeit – deshalb ist die Akzeptanz des neuen „Mitarbeiters“ bei Festo durchweg hoch. Insbesondere ältere Arbeitnehmer profitieren davon, wenn ein Roboter körperlich anstrengende Tätigkeiten übernimmt.

Gefahrfrei dank Leichtbau

Eine weitere Spielart der neuen Mensch-Roboter-Kooperation sind Leichtbauroboter. Diese verfügen ebenfalls über Sensoren und erkennen Hindernisse, bevor sie sie berühren. Vor allem sind sie aber aus sehr leichten Materialen – u. a. Carbon oder Kunststoffen – aufgebaut und durch ihr geringes Gesamtgewicht für Menschen nicht gefährlich. Zu den Leichtbaurobotern gehören beispielsweise „iiwa“ (intelligent industrial work assistant) des Herstellers Kuka oder „YuMi“ von ABB. Aufgrund des Leichtbaus ist ihre Traglast allerdings geringer als bei dem Montageroboter von Festo.

Bionischer Handling-Assistent als Vorreiter

Ein Vorreiter für Leichtbauroboter war der Bionische Handling-Assistent von Festo, der 2010 den Deutschen Zukunftspreis gewann. Der nachgiebige Greifarm ist dem Elefantenrüssel nachempfunden und wird pneumatisch betrieben. Seine Balgstruktur gibt bei Kollisionen sofort nach. Den Forschern von Festo dient das System als Entwicklungsplattform, die unterschiedlichste Technologien und Komponenten kombiniert.