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Artikel und Hintergründe zum Thema

Automatica

Siegeszug der Mensch-Roboter-Kollaboration

Die Mensch-Roboter-Interaktion spielt auf der Automatica eine zentrale Rolle. Dabei zeigt sich, dass der Kollaboration von Mensch und Maschine eine rosige Zukunft bevorsteht.

Auf der Automatica präsentiert Kuka den Prototypen seines sensitiven Leichtbauroboters iisy. Am Markt erhältlich ist der kollaborative Roboter aber erst ab 2019. (Bild: Kuka)

Automatisierung ist aus dem heutigen Produktionsumfeld kaum mehr wegzudenken. Zumeist erfolgt der Grad der Automatisierung fließend: Sukzessive übernehmen Industrieroboter immer mehr und auch neue Aufgaben und arbeiten dabei auch immer enger mit dem Menschen zusammen. Die Mensch-Roboter-Kollaboration, kurz: MRK, wird zum integralen Bestandteil der Automatisierung.

Vor allem in Bereichen, die bisher kaum automatisiert waren, kommt es zur direkten Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. Ein klassisches Beispiel hierfür ist die Automobilindustrie: Im Rohbau sind 95 Prozent der Prozesse automatisiert, nur noch fünf Prozent erfolgen manuell. In der Endmontage ist es genau umgekehrt. Dort können Tätigkeiten, die sehr viel Kraft erfordern oder für den Menschen ergonomisch gesehen nachteilig sind, durch Assistenzroboter spürbar erleichtert werden. Dafür bedarf es allerdings einer neuen Generation von Robotern, die sicher mit dem Menschen zusammenarbeitet – auch ohne Schutzzäune. In der Motoren- und Getriebemontage sowie in der Endmontage sind diese Roboter bereits im Einsatz, doch ergeben sich auch in zahlreichen weiteren Branche und Applikationsumfeldern Potenziale für die Mensch-Roboter-Kollaboration.

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Sicherheit in der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter

Roboter müssen besondere Eigenschaften mit sich bringen, um reibungslos mit dem Menschen zusammenarbeiten zu können. Ihre Ergonomie muss auf den direkten Kontakt mit dem Menschen ausgelegt sein. Zudem muss der Roboter in der Lage sein, seine Geschwindigkeit zu begrenzen, um die im System gespeicherte kinetische Energie zu minimieren sowie drohende Kollisionen zuverlässig zu erkennen. Integrierte Sensorik in allen Roboterachsen sorgt dafür, dass der Roboter die Umwelt „fühlen“ und unmittelbar darauf reagieren kann.

Bei MRK-Anwendungen muss jedoch die ganze Anwendungen und das zugehörige Umfeld betrachtet werden. Um ein risikoarmes Zusammenarbeiten zu gewährleisten, muss der gemeinsame Arbeitsplatz von Mensch und Roboter den notwendigen Anforderungen über die Sicherheit des Roboters hinaus genügen. Dies erfordert sichere Zellenkonzepte. Nicht zuletzt soll der Werker sich sicher fühlen und so die notwendige Akzeptanz für seinen Assistenten entwickeln.

Die Mensch-Roboter-Kollaboration in der Smart Factory

Der Mensch-Roboter-Kollaboration gehört die Zukunft. Daher erweitert Kuka sein Portfolio um den Leichtbauroboter iisy. Dieser wiegt nur 18,8 kg. (Bild: Kuka)

Damit die Produktion der Zukunft die maximale Flexibilität mit sich bringt, ist die Verknüpfung von MRK und Mobilität der nächste logische Schritt. Werden die Stärken eines sensitiven Leichtbauroboters mit einer mobilen und autonomen Plattform verbunden, wird der Roboter zum ortsunabhängigen und flexiblen Produktionsassistenten mit uneingeschränktem Arbeitsraum – also eine sehr gute Voraussetzung für die Anforderungen der Industrie 4.0.

Auch in Logistikzentren sind Menschen, Maschinen, Roboter und Fördersysteme eng miteinander vernetzt, um Materialströme effizient zu steuern. Mittels Sensoren und vernetzten IT-Systemen erhält jede Komponente die Möglichkeit, Entscheidungen zur richtigen Zeit über den Verlauf der Supply Chain zu treffen. Kollaborative Roboter sind beispielsweise in einer Automated-Item-Pick-Applikation mithilfe eines integrierten moderenen Bildverarbeitungssystems in der Lage, die von Lagersystemen bereitgestellten Artikel direkt aus Behältern zu kommissionieren. Der Mensch kann sich somit auf Aufgaben konzentrieren, die der Veredelung des Prozesses dienen.

In der Produktion können Menschen und Roboter mithilfe von MRK-Lösungen ein produktives Team bilden. Der Mensch ist und bleibt dabei kognitiv überlegen, ist kreativ und arbeitet als Stratege, während der Roboter unter Wahrung vorgeschriebener Sicherheitsstandards seine Wiederholgenauigkeit, seine Kraft und Ausdauer in die Zusammenarbeit miteinbringt. Seine Fähigkeiten werden sich dabei sukzessive weiter verbessern: Roboter werden immer besser direkt mit Menschen zusammenarbeiten, Gesten- und Sprachsteuerung beherrschen, ihre Umwelt wahrnehmen und sich intuitiv in wechselnde Prozesse integrieren. Die intelligenten Maschinen werden mobil und lernfähig sein, Wissen teilen, im Schwarm agieren und so eine Schlüsselrolle in der Fabrik der Zukunft spielen.

Neue Leichtbauroboter werden auf MRK optimiert

Um den zukünftigen Anforderungen wie einfacher Handhabung und flexiblen Fertigungsprozessen gerecht zu werden, bringen Roboterhersteller neue Leichtbauroboter, kurz: LBR, auf den Markt. So auch Kuka. Mit dem sensitiven Leichtbauroboter iisy erweitert der schwäbische Roboterspezialist sein Portfolio im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration im niedrigen Traglastbereich. Auf der Automatica wird der Prototyp des LBR iisy einem breiten Publikum präsentiert.

Der iiwa findet schon in der Intralogistik Anwendung: Auf einer mobilen Einheit montiert, sorgt er für eine reibungslosen Materialfluss in Kukas Produktion. (Bild: Kuka)

Nach dem LBR iiwa, dem weltweit ersten in Serie gefertigten sensitiven Leichtbauroboter für die Industrie, startet die Serienproduktion des zweiten sensitiven Roboter des Automatisierungsspezialisten im Jahr 2019.

Ein Roboter für den Arbeitsalltag

Wie der Name verrät, ist der LBR iisy einfach zu bedienen: Er richtet sich an eine Zielgruppe, die zwar über Prozesswissen verfügt, aber nicht zwingend über Programmierkenntnisse. Die Programmierung des LBR ist schnell zu erlernen, einfach zu verstehen und sofort umzusetzen.

Das nutzerfreundliche System passt sich mit unterschiedlichen Bedienebenen an das jeweilige Know-how des Anwenders an – vom Java-Programmieren zum einfachen Teachen des Cobots per Handführung. Mit diesem Prinzip soll auf lange Sicht der Weg für die Robotik in den Arbeitsalltag geebnet werden.

Der iisy folgt auf den Leichtbauroboter iiwa von Kuka, der bereits in zahlreichen MRK-Anwendungen zu finden ist. (Bild: Kuka)

Der LBR iisy eignet sich für häufig wechselnde Automatisierungsaufgaben, bei denen schnelle Reaktionen im Ablauf gefordert sind. Er ist für einfachere Montageaufgaben ausgelegt, während der LBR iiwa auch komplexere Aufgaben im Traglastbereich bis 14 kg ausführen kann. So ergänzen sich beide Roboter. Der LBR iisy unterstützt alle wesentlichen Industriestandard-Funktionen, wie OPC UA, Feldbus-Protokolle, digitale und analoge I/Os, Safety und vieles mehr. Somit lässt sich der LBR iisy in bestehende industrielle Umgebung integriert. Der iisy wiegt 18,8 kg und erfüllt die Sicherhet nach PL d / Kat 3. Bei einer Reichweite von 600 mm hat der neue Leichtbauroboter eine Traglast von 3 kg. Er kann sehr platzsparend eingesetzt werden und bietet eine optimale Ausnutzung des Arbeitsraums. Die Inbetriebnahme soll in weniger als 30 Minuten erfolgen, eine Umprogrammierung für neue Aufgaben schnell und einfach vonstatten gehen. Ein weiterer Vorteil: Selbst bei ungeplanten Unterbrechungen merkt er sich jede ausgeführte Bewegung oder Tätigkeit und kann ohne erneutes Anlernen ad hoc die Arbeit wieder aufnehmen. In seinen sechs Achsen befinden sich die Gelenkmomentsensoren, die bereits beim LBR iiwa zum Einsatz kommen.

Nach Unterlagen von Kuka / ag

Automatica, Halle A5, Stand 221

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