Mensch-Roboter-Kollaboration

Annina Schopen,

Cobots – was zählt, ist das Miteinander

Im Alltag werden Mensch und Maschine häufig noch als Konkurrenten betrachtet. Das ist unnötig, Roboter in der industriellen Fertigung können menschliche Mitarbeiter unterstützen, entlasten und indirekt sogar schützen.

Roboter in der industriellen Fertigung können menschliche Mitarbeiter unterstützen. © Item

Obwohl technische Geräte aus unserem Alltag kaum mehr wegzudenken sind, werden Mensch und Maschine häufig noch als Konkurrenten betrachtet. Diese Denkweise nach dem Entweder-oder-Prinzip lässt jedoch den wertvollen Mittelweg des gemeinsamen Wirkens außer Acht, der in Zeiten von Digitalisierung und Industrie 4.0 immer wichtiger wird. Das Stichwort lautet „Mensch-Roboter-Kollaboration“: die Zusammenarbeit von Menschen und Robotern. Ein denkbar einfacher Ansatz mit großem Potenzial. Man kombiniert Erfahrung, Urteilsvermögen und Flexibilität des Menschen mit der Kraft, Ausdauer und Genauigkeit von Robotern. Das entlastet Mitarbeiter und erhöht die Fertigungseffizienz. Eine Besonderheit bei der Mensch-Roboter-Kollaboration ist die Tatsache, dass Mensch und Roboter bei der Arbeit nicht durch einen Schutzzaun getrennt sind. Stattdessen nutzen sie einen gemeinsamen Arbeitsraum und bearbeiten dieselben Komponenten. Realisiert wird das meist mit speziellen Leichtbaurobotern: sogenannte Collaborative Robots – oder kurz Cobots.

Allrounder

Im Gegensatz zu Industrierobotern, welche in der Regel auf bestimmte Aufgaben spezialisiert sind, handelt es sich bei Cobots um Allrounder. Form und Funktionsweise erinnern an einen menschlichen Arm. Zu den Vorteilen von Cobots zählen relativ geringer Platzbedarf und Vielseitigkeit. So sind sie dazu in der Lage, viele verschiedene Aufgaben übernehmen. Vorranging sind das monotone, repetitive Aufgaben, die einen menschlichen Mitarbeiter auf Dauer langweilen und zügig ermüden lassen, was zu einer hohen Fehlerquote führt. Cobots können hier Abhilfe schaffen, wie ein Beispiel aus Miami zeigt: So hatte das Unternehmen Creating Revolutions mit einer Fehlerquote im zweistelligen Prozentbereich bei der Herstellung eines spezielles Pager-Gerätes für das Hotel- und Gastgewerbe zu kämpfen. Nachdem eine geringe Menge ausgewählter Arbeitsschritte, die jedoch enorme Präzision erfordern, an Cobots übergeben wurden, sank die Fehlerquote auf unter ein Prozent. Ein weiterer Vorteil von Cobots: Bei Bedarf liefern Sie große Mengen an Daten, die sich etwa für Predictive Maintenance und andere Big-Data-Anwendungen nutzen lassen.

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Wenn Mensch und Roboter in unmittelbarer Nähe zueinander arbeiten, sind spezielle Maßnahmen und Vorkehrungen notwendig, um die Sicherheit der Mitarbeiter zu gewährleisten. Die DIN ISO/TS 15066 legt dazu die entsprechenden Sicherheitsanforderungen an kollaborierende Industrierobotersysteme und die Arbeitsumgebung fest. Unter anderem werden darin Obergrenzen für die maximale Kraft bestimmt, mit der ein Roboter bei Kontakt mit einem Menschen auf diesen wirken darf. Diese Kräfte müssen folglich auf ein ungefährliches Maß begrenzt werden. Um solchen Anforderungen gerecht werden zu können, benötigen Cobots entsprechende Sensoren – diese nutzen beispielsweise Ultraschall- oder Radartechnik, um Menschen und Hindernisse in ihrer Umgebung wahrzunehmen. Einige Cobots sind sogar mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche ausgestattet, sodass sie einen Kontakt zum Menschen „spüren“ und daraufhin eine etwaig stattfindende Bewegung sofort einstellen können. Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration steht die Sicherheit der menschlichen Kollegen also an erster Stelle.

Entlastung für den Menschen

Das Sicherstellen der körperlichen Unversehrtheit von Mitarbeitern beschränkt sich bei der Mensch-Roboter-Kollaboration jedoch nicht nur darauf, dass der Werker von seinem Roboterkollegen nicht verletzt wird. Ganz im Gegenteil: Nicht selten springen Cobots für Menschen in die Bresche und nehmen ihnen körperlich stark belastende, unergonomische Aufgaben ab. Im BWM Group Werk Dingolfing beispielsweise unterstützen Cobots beim Einbau von PKW-Seitenscheiben. Bevor die Scheibe in die Karosserie eingesetzt wird, muss in einem präzisen Vorgang Klebstoff auf die Scheiben aufgetragen werden – dies geschah früher von Hand, während der Mitarbeiter um die Scheibe herumlief. Heute übernimmt ein Cobot diese anstrengende, unergonomische Aufgabe. Der anschließende Einbau der Scheiben erfolgt dann wieder durch einen Menschen.

Cobots wie der Universal Robots UR16e können Traglasten von bis zu 16 Kilogramm bewegen. © Item

Die Vorteile von Cobots für die Ergonomie enden jedoch nicht beim Übernehmen von Aufgaben, die eine anstrengende oder auf Dauer ungesunde Körperhaltung erfordern. Auch auf das Heben schwerer Lasten hat die Mensch-Roboter-Kollaboration eine Antwort. Beispielsweise stemmen Cobots wie der Universal Robots UR16e Traglasten von bis zu 16 Kilogramm. Zum Vergleich: Eine Pkw-Stahlfelge mit 16 Zoll Durchmesser wiegt ohne Reifen etwa 8,5 Kilogramm. Nimmt der Roboter-Kollege einem Werker solche Lasten ab, schont das den Mitarbeiter nicht nur körperlich. So kann er sich beispielsweise auf die Bearbeitung des nächsten Bauteils vorbereiten, während der Cobot das vorherige beiseite räumt. Es zeigt sich also, dass Menschen und Roboter keineswegs Konkurrenten sein müssen – stattdessen kann die Kombination der jeweiligen Vorteile die Wertschöpfung optimieren.

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