Cobots: Mensch und Roboter arbeiten zusammen
Freigang für Roboter
Cobots sind zurzeit ein großes Thema in der Industrie – kleine Industrieroboter, die ganz eng mit Menschen zusammenarbeiten, ohne dass Barrieren beide voneinander trennen. Sensoren und Kameras gewährleisten die funktionale Sicherheit, und das Trainieren der Helfer für wechselnde Aufgaben soll einfach sein.
Roboter in Fabrikhallen sind im Prinzip nichts Neues. Traditionell arbeiten sie in speziell ausgewiesenen Arealen hinter Schutzzäunen. Sie fertigen ihre Werkstücke so, wie es die Programmierer vorgesehen haben, ohne direkten Kontakt zu Menschen.
In der Industrie 4.0 lassen sich jedoch nicht mehr alle Prozesse einfach so automatisieren, denn die Produkte werden immer vielfältiger. Es sind viele kleine Serien zu produzieren, bis hin zur Losgröße eins, also dem individuellen Produkt für einen Kunden. Hier lohnt sich das komplette Automatisieren nicht mehr. Hinzu kommt, dass sich der Aufbau der Produktionsmaschinen in einem 4.0-Umfeld häufig ändert. Lange Umrüstzeiten darf es daher nicht geben, ebenso wenig wie ein langatmiges Programmieren der schnell wechselnden Tätigkeiten.
Die Cobots verdanken ihre Popularität diesen veränderten Rahmenbedingungen. Die neue Robotergeneration arbeitet direkt mit dem Menschen zusammen, und sie lässt sich schnell programmieren und anpassen. So soll zum Beispiel der Cobot UR10 von Universal Robots die Umrüstzeit um 50 Prozent senken – von 40 auf 20 Minuten. Laut Anbieter hat dies Continental Automotive Spanien bei der Herstellung von Leiterplatten bewiesen. Viele Hersteller mischen auf diesem Markt mit, darunter ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa, Stäubli und FANUC.
ABB hatte seinen YuMi („You and Me“) 2015 vorgestellt und kommerziell eingeführt (Abbildung 1). Der auf einem Tisch montierte Zweiarm-Roboter stoppt angeblich bei einem Zusammenprall mit Menschen innerhalb von Millisekunden. Das 38 Kilogramm schwere Gerät verfügt über flexible Greifhände mit je einer Kamera sowie eine Robotersteuerung. Kunststoffpolster um sein Magnesiumskelett sollen die bei unerwarteten Zusammenstößen wirkenden Kräfte absorbieren. Jeder Arm hat sieben Freiheitsgrade, die es der Maschine erlauben, sich auf engstem Raum ähnlich wie ein Mensch zu bewegen.
Sicherheit an erster Stelle
Funktionale Sicherheit ist ein zentraler Aspekt bei den Cobots: Nur wenn sich ausschließen lässt, dass Menschen verletzt werden, dürfen sie ihre Schutzräume verlassen. Um das zu gewährleisten, hat die ISO-Arbeitsgruppe die Teile eins und zwei der auf klassische Industrieroboter ausgerichteten Norm EN ISO 10218 für Cobots erweitert. Zusätzlich hat sie im Februar 2016 die ISO Technical Specification ISO/TS 15066 veröffentlicht. Die Richtlinie benennt Sicherheitsanforderungen für das Zusammenwirken von Mensch und Roboter. Weitere Informationen dazu bietet der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) (die Webquellen für diesen Artikel findet man unter „Alle Links“ am Ende des Textes).
YuMi arbeitet vor allem bei der Kleinteilmontage in der Elektroindustrie. Wenn es so richtig fisselig wird, etwa beim Zusammenbauen von Smartphones, läuft er zur Hochform auf. Dass der Softwareanteil in Cobots ständig steigt, dürfte niemanden überraschen. Beispielsweise bietet KUKA eine Cloud-Plattform an, über die der Nutzer Zugriff auf alle vernetzten Roboter bekommt (Abbildung 2).