Roboter Die nächste Generation wird als „Robotic Natives“ heranwachsen

Redakteur: Rüdiger Kroh

Die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) wird die Fabriken von morgen verändern. Für Henning Borkeloh, Bereichsleiter Advanced Technology Solutions, Kuka Systems GmbH, muss jede Applikation einer individuellen Risikobewertung unterzogen werden, um die Sicherheit für den Menschen zu gewährleisten. Ziel sei es deshalb immer, eine MRK-gerechte Gesamtlösung zu erarbeiten.

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(Bild: Kuka Systems)

Herr Borkeloh, das Thema Sicherheit wird bei der Mensch-Roboter-Kooperation am meisten diskutiert. Wie weit sind Kuka und die Roboterbranche auf dem Weg zur sicheren MRK-Lösung?

Mit schutzzaunlosen Anwendungen sind wir in der Lage, komplett neue Produktionsprozesse in der Fabrik zu schaffen. Gleichzeitig bedeutet dies allerdings auch neue Rahmenbedingungen. Für eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) gilt es, immer das Projekt im Ganzen zu betrachten – das hat zur Folge, dass jede Applikation einer individuellen Risikobewertung unterzogen werden muss. Der sichere Roboter ist dabei lediglich eine notwendige Grundlage, es handelt sich jedoch um eine unvollständige Maschine. Aus diesem Grund muss man den Roboter immer in der konkreten Applikation betrachten, das heißt in der Gesamtzelle. Anlagenlayout, Greiftechnik, Sensorik, Werkstück und Prozess sind ausschlaggebend für die jeweilige Sicherheitsbeurteilung.

Mit dem LBR iiwa hat Kuka einen Leichtbauroboter, der ohne Schutzzaum mit dem Menschen zusammenarbeiten kann. Eine weitere wichtige Komponente ist der Greifer. Wie sieht es mit sicheren Greifern aus?

Wie bereits erwähnt, ist eine ganzheitliche Risikobeurteilung der konkreten Applikation Grundvoraussetzung, um eine Sicherheitsgefährdung des Menschen auszuschließen. Der Greifer als einzelne Komponente spielt dabei natürlich ebenfalls eine entscheidende Rolle, denn dieser muss ebenfalls in ein MRK-gerechtes Produktionskonzept passen. So besteht bei einem nicht MRK-fähigen Endeffektor, also beispielsweise einem spitzen Werkzeug, ein Verletzungsrisiko für den Menschen. Unser Ziel ist es deshalb immer, eine MRK-gerechte Gesamtlösung zu erarbeiten. Aktuell entwickelt Kuka einen Baukasten aus Applikationsmodulen sowie eine Systematik und umfassende Datenbank für Komponenten und Peripherie, die sich für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter eignen. Neben eigenen Greiferlösungen sind wir aber auch an Kooperationen mit Greiferanbietern interessiert. Wir zeigen diese Module als Beispiele auf der Motek in Stuttgart.

Wird Kuka selbst Greifer für MRK-Anwendungen entwickeln?

Wir entwickelt mit den jeweils am besten geeigneten Partnern einen Lösungsbaukasten. Gegebenenfalls werden wir auch eigene Komponenten entwickeln, um dem stark wachsenden Markt Lösungen anbieten zu können.

Eine Risikoprüfung muss bei der Mensch-Roboter-Kooperation für den jeweiligen Anwendungsfall gemacht werden. Welche Herausforderungen kommen dabei auf die Anlagenbauer zu?

Eine wesentliche Herausforderung ist es, vor der Realisierung einer MRK-Anlage die Risikozonen und Gefährdungen zu planen, das Engineering durchzuführen und die wesentlichen Parameter so festzulegen, dass eine wirtschaftliche MRK-Anlage entsteht. Vorhandene Engineeringtools können bisher nicht herangezogen werden, um die notwendigen MRK-Parameter zu simulieren. In der Realisierungsphase muss die gesamte Wertschöpfungskette an den sicherheitsrelevanten Bereichen zusammenarbeiten. Es entsteht in jedem Fall ein mechatronisches Sicherheitskonzept.

Kuka hat den Aufbau einer Datenbank für die MRK-gerechte Gestaltung von Anlagen angekündigt. Wie ist dort der aktuelle Stand und können auch Systemhäuser und Anwender davon profitieren?

Kuka Systems entwickelt einen Lösungsbaukasten von Modulen, die auch anderen Systemhäusern zur Verfügung gestellt werden, um eine größere Vielzahl von Applikationen im Markt Realität werden zu lassen. Im Kuka-College werden Planungsmethodiken geschult.

Was sind für potenzielle Kunden die entscheidenden Vorteile einen MRK-Arbeitsplatz zu installieren?

Wegen kürzerer Produktzyklen und differenzierterer Produkte sind Lösungen gefragt, die Auslastungsspitzen und Ressourcenengpässe in der Produktion abfedern. Und auch um unterschiedliche Losgrößen in der Serienfertigung umsetzen zu können, müssen die reale und die virtuelle Fertigungswelt noch stärker miteinander verschmelzen. Die Produktion wird individualisierter und muss flexibel und schnell reagieren können. Mit der mobilen Roboterplattform Flex-Fellow ist dies möglich. Der feinfühlige, ortflexible Assistent eröffnet neue Perspektiven und Möglichkeiten für die Fertigung von morgen. Ganz im Sinne von Industrie 4.0, in der Fabriken hochgradig vernetzt, effizient und wandelbar sein sollen, ist der Roboter das zentrale Flexibilisierungselement. Der Kuka-Leichtbauroboter stellt dabei eine Schlüsselkomponente dar. Mit seinen sensitiven Eigenschaften ermöglicht er die Zusammenarbeit mit dem Menschen ganz ohne trennende Schutzzäune. Die Fabrik und die Produktion werden dadurch wandlungsfähig: Ehemals handbetriebene Arbeitsvorgänge können automatisiert werden, der Platzbedarf wird geringer, was wiederum dazu führt, dass man Energie und Ressourcen einsparen kann, insgesamt also wirtschaftlicher produziert.

Wird die Montage der Schwerpunkt für MRK-Anwendungen sein?

Ja, wir sehen großes Potenzial in der Montage, da viele Montageprozesse in der Automobilindustrie nur wenig automatisiert sind. Werker müssen dort viele unergonomische und monotone Tätigkeiten verrichten, wie Überkopfarbeiten oder das Hineinkriechen in Karosserien. Allerdings sehen wir Anwendungsmöglichkeiten von sensitiven Robotern in nahezu allen Gewerken vom Presswerk, Rohbau und Lack über die Endmontage bis hin zum Aggregatebau.

Welche weiteren Anwendungen und welche Branchen haben Sie für die Mensch-Roboter-Kooperation im Fokus und wie groß schätzen Sie das Potenzial?

Die Automationslösung Flex-Fellow, basierend auf dem LBR iiwa, ermöglicht weitere Einsatzgebiete, die weit über die konventionelle Industrierobotik hinausgehen. So können beispielsweise die Mitarbeiter in einer Großküche oder einem Krankenhausbetrieb von der flexiblen und mobilen Roboterapplikation profitieren. Dort kann der sensitive Helfer monotone und belastende Arbeiten wie das Ein- und Ausräumen von Essenstabletts am Ende eines Portionierbandes übernehmen. Der Vorteil: Das Krankenhauspersonal überlässt den ergonomisch ungünstigen Vorgang dem flexiblen Assistenten und kann sich somit anderen Aufgaben widmen. Wir glauben, auch in der Servicerobotik noch großes Automationspotenzial zu haben.

Welche Rolle spielt das Thema Mobilität bei der Mensch-Roboter-Kooperation?

Die Mobilität ist ein entscheidendes Kriterium, um flexibel auf die Anforderungen des Marktes reagieren zu können. Das Stichwort lautet Robot-Farming. Es handelt sich dabei um ortsflexible Robotereinheiten, die nach Bedarf an ihren Einsatzort gebracht werden können. Bedarfe sind beispielsweise der Ausgleich von Produktionsschwankungen oder Krankenstand. Solche Einheiten sind skalierbar und flexibel einsetzbar und reduzieren somit das Investitionsrisiko. Mit dem Flex-Fellow haben wir einen solchen ortsflexiblen Helfer, der für eine wandlungsfähige Produktion sorgt. Dies ermöglicht unseren Kunden, bei Modellanläufen und -ausläufen, aber auch bei Stückzahlschwankungen aufgrund von Marktanforderungen verschiedener Modelle, entsprechend zu reagieren.

Zum Schluss ein Blick in die Zukunft. Wann denken Sie, werden Mensch und Roboter wie selbstverständlich Hand in Hand zusammenarbeiten?

Fabriken, wie wir sie heute noch kennen, werden sich in Zukunft gravierend verändern. Wir stehen vor einem Umbruch, in der wandelbare und dynamische Fabriken zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor werden. Wir rechnen damit, dass bereits die nächste Generation als „Robotic Natives“ heranwachsen und einen selbstverständlichen Umgang mit Robotern im Alltag haben wird.

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