Industrie 4.0: Kollaborative Roboter für mehr Automatisation

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Industrie 4.0 löst weitreichende Veränderungsprozesse in der Industrie aus und bedingt neue Formen der Arbeitsorganisation. Ein zentrales Thema dabei ist die Mensch-Roboter-Kollaboration, um menschliche Flexibilität und spontane Reaktionsfähigkeit mit den übermenschlichen Kräften von Robotern zu kombinieren. Damit existiert in der Fabrik der Zukunft keine Trennung mehr zwischen automatisierten und manuellen Arbeitsplätzen. Menschen und Roboter könne ohne Trennungen oder Schutzraum optimal zusammenarbeiten.

Kollaborative Roboter: Definition

Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration arbeiten Mensch und Roboter Hand in Hand. Während der Mensch die Produktion überwacht und steuert, übernimmt ein Kollaborativer Roboter die körperlich anstrengenden Arbeitsschritte. Kollaborative Roboter sind dazu bestimmt, mit Menschen in einem gemeinsamen Raum zu interagieren oder sicher in deren unmittelbaren Nähe zu arbeiten. Traditionelle Industrieroboter sind darauf ausgelegt, autonom zu arbeiten. Die Sicherheit wird durch die Isolierung von menschlichem Kontakt gewährleistet. Die Sicherheit von Kollaborativen Robotern kann auf Leichtbauwerkstoffen, abgerundeten Kanten und Beschränkungen der Geschwindigkeit oder Kraft beruhen.

Weiters erfordert die Sicherheit oftmals moderne Sensoren und Software, um ein optimal kooperatives Verhalten zu gewährleisten. Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration ersetzt der Roboter nicht den Menschen, sondern ergänzt dessen Fähigkeiten sinnvoll und nimmt ihm belastende, anstrengende oder gesundheitsgefährdende Arbeiten ab.

Einsatzgebiete für kollaborative Roboter

Kollaborative Serviceroboter können eine Vielzahl von Funktionen erfüllen, von Informationsrobotern im öffentlichen Raum über Logistikroboter, die Materialien innerhalb eines Gebäudes transportieren, bis hin zu Inspektionsrobotern, die mit Kameras und Technologien zur visuellen Verarbeitung ausgestattet sind und in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden können. Kollaborative Industrieroboter können eingesetzt werden, um repetitive, unergonomische Aufgaben zu automatisieren. Beispiele dafür sind das Holen und Tragen schwerer Teile, die Maschinenbeschickung und die Endmontage.

Industrieroboter werden traditionell für Vormontageaufgaben wie Schneiden oder Schweißen, die Grundmontage von Autokarosserien oder das Lackieren eingesetzt. Durch kollaborative Industrieroboter können Automobil- und Elektronikhersteller die Automatisierung auf die Endmontage der Produkte, Nachbearbeitungsaufgaben (z.B. Polieren und Auftragen von Beschichtungen) sowie die Qualitätsprüfung ausdehnen. Die IFR (International Federarion of Robotics) definiert vier Arten von Anwendungen der kollaborativen Fertigung:

  • Koexistenz: Mensch und Roboter arbeiten nebeneinander, aber ohne gemeinsamen Arbeitsraum.
  • Sequentielle Zusammenarbeit: Mensch und Roboter teilen sich den gesamten oder einen Teil des Arbeitsbereichs, arbeiten aber nicht gleichzeitig an einem Teil oder einer Maschine.
  • Kooperative Zusammenarbeit: Roboter und Mensch arbeiten zur gleichen Zeit am gleichen Teil oder an der gleichen Maschine.
  • Reaktionsfähige Zusammenarbeit: Der Roboter reagiert in Echtzeit auf die Bewegung des Werkers.

In den meisten industriellen Anwendungen von Kollaborativen Robotern teilen sich heute der Roboter und der menschliche Arbeiter den gleichen Raum, erledigen aber Aufgaben unabhängig voneinander oder sequentiell. Kooperation oder reaktive Zusammenarbeit sind derzeit noch weniger verbreitet.

Fazit

Kollaborative Roboter bringen beträchtliche Vorteile mit sich. Sie ermöglichen maximale Flexibilität in der Produktion, entlasten Mitarbeiter und reduzieren die Gefahr von Verletzungen. Durch die integrierte Sensorik schaffen sie eine Steigerung der Produktivität und Anlagenkomplexität.

 

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