So werden Roboter klug und sensibel

Die erste Branche, die Industrieroboter in grossem Stil einsetzte, war die Automobilproduktion. Die schnelle, präzise Arbeitsweise der Maschinen half Herstellern bereits Anfang der Siebzigerjahre, ihre Serienfertigung zu beschleunigen und den steigenden Kundenanforderungen gerecht zu werden. Zentrales Merkmal der eingesetzten Roboter war dabei ihre grosse Tragkraft: Mühelos wuchteten sie mächtige Karosserieteile, schweissten schwere Bauteile zusammen oder verschraubten Verkleidungen.

Angesichts zunehmend vernetzter Fertigungsumgebungen haben sich die Anforderungen an moderne Industrieroboter mittlerweile gewandelt. Globalisierte Märkte verschärfen den Wettbewerbsdruck und zwingen Hersteller, schnell und flexibel auf volatile Trends zu reagieren. Zugleich verkleinern sich die Losgrössen in der Fertigung durch immer individuellere Kundenwünsche. Hinzu kommt der Mangel an qualifizierten Fachkräften, der Hersteller teils gar dazu zwingt, lukrative Aufträge abzulehnen.

Agile und flexible Produktion durch Cobots

Wo es früher genügte, präzise und effizient zu sein, sind heute auch Agilität und Flexibilität gefragt. Vor diesem Hintergrund sehen sich Unternehmen gezwungen, ihre Produktionsprozesse zu überdenken. Hier kommt die Idee kollaborativer Robotik ins Spiel: Kollaborierende Roboter, sogenannte Cobots, arbeiten Hand in Hand mit dem Menschen. Dadurch entlasten sie Werksmitarbeiter von körperlich anstrengenden Aufgaben und setzen Ressourcen frei, die anderweitig sinnvoller eingesetzt werden können.

Damit diese Zusammenarbeit gelingt, müssen die Roboter sich jedoch anpassen: Nur wenn sie sehen, fühlen und zu einem gewissen Grad auch verstehen, können sie Produktionsprozesse auch wirklich effektiv unterstützen.

Sensorik erweitert Einsatzspektrum

Um solche menschenähnlichen Fähigkeiten zu erlangen, müssen Roboter zunächst mit entsprechender Sensortechnologie ausgestattet sein. Näherungs- und Wärmesensoren, Kraft-Momenten-Sensoren und optische Sensoren befähigen einen Roboterarm, relevante Faktoren wie Distanz, Geschwindigkeit oder Kraft wahrzunehmen. Mit ihrer Hilfe kann er seine Stärke kontrollieren und zielgerichtet einsetzen. So ist er auch in der Lage, unmittelbar auf seine Umgebung zu reagieren und menschliche Berührungen zu erkennen.

Darüber hinaus eröffnet das nötige Fingerspitzengefühl der Robotik neue Anwendungsszenarien: Dank Sensortechnologie sind Industrieroboter in der Lage, hochpräzise Arbeiten wie Leiterplattenbestückung, Qualitätskontrolle oder Oberflächenpolitur durchzuführen. Dies erweitert ihr Einsatzspektrum und ermöglicht Unternehmen, ihre Produktivität in den entsprechenden Bereichen zu steigern. Somit erhöht sich der wirtschaftliche Nutzen der Automatisierung massiv.

Und die Entwicklung geht weiter: Wurden Sensoren bislang zumeist als separates Modul in den Roboterarm integriert, sind sie bei neueren Modellen teils direkt im Greifer eingebaut. Dies ermöglicht ein noch akkurateres Arbeiten. Als Beispiel kann der RG2-FT-Greifer von OnRobot dienen. Bei ihm ist die Sensortechnologie direkt in den Fingerspitzen integriert. Sie liefert ihm genaue Positions- und Kraftdaten, die eine Beurteilung der Griffqualität sowie ein präziseres Handling ermöglichen.

Erst Software macht Roboter smart

Um den Anforderungen moderner Produktionsbedingungen gerecht zu werden, reicht ausgefeilte Sensorik allein jedoch nicht aus: Der Roboter muss auch mitdenken können. Möglich wird dies durch entsprechende Software. Viele Hersteller statten ihre Produkte mittlerweile mit umfänglichen Software-Paketen aus, was Vorteile auf verschiedenen Ebenen mit sich bringt und die Leistungsfähigkeit eines Roboters zusätzlich erweitert.

Denn die Kombination aus Sensorik und Software macht Roboter zu wahrlich intelligenten Automatisierungslösungen: Sie werden in die Lage versetzt, ihre Bewegungen selbst zu steuern. Die Sensoren liefern den nötigen Input, die Software verarbeitet ihn und ermöglicht ein selbstkontrolliertes Arbeiten. Der RG2-FT-Greifer von OnRobot etwa verfügt sowohl über eine kraftgesteuerte Insertion-Software als auch über integrierte Kraft-Momenten- sowie Näherungssensoren in seinen Fingerspitzen. Somit kann er die Distanzen zum gehaltenen Objekt genau wahrnehmen und dieses auch bei unpräzisen Arbeitsanweisungen passgenau platzieren.

Maximaler Nutzen durch intelligente Automatisierung

Integrierte Software ermöglicht Roboterarmen aus­serdem, sich komplexe Bewegungs- und Schrittfolgen merken zu können. Auch das konstante Aufrechterhalten eines bestimmten Drucks wird durch sie möglich. Darüber hinaus erleichtern vorprogrammierte Softwarepakete die Installation und Konfiguration von Roboter-Applikationen. Hierdurch werden auch Nutzer ohne spezifische Programmierkenntnisse in die Lage versetzt, das Gerät in Betrieb zu nehmen. Eine so verkürzte Integrationszeit spart wertvolle Ressourcen und macht die Vorteile der Automatisierung schneller für Unternehmen verfügbar.

Um einen möglichst grossen Nutzen aus der Automatisierung von Prozessen zu ziehen, brauchen Roboter also Feingefühl und Köpfchen. Nur auf dieser Basis profitieren Hersteller von Vorteilen wie verbesserter Prozesseffizienz, kurzer Integrationszeit und hoher Rentabilität. Letztendlich ist es also die Applikation als Ganzes, die hier den Unterschied macht: Nur in Kombination stellen Roboter, Software und Sensorik eine intelligente Automatisierungslösung dar.

Autor: Enrico Krog Iversen

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