Autonome Roboter

Mobile Robotersysteme brechen Fertigungszwänge auf

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Herausforderung Großteilebearbeitung

Große Bauteile flexibel zu bearbeiten, stellte die Automatisierungsbranche bisher vor große Herausforderungen. „In vielen Bereichen, wie etwa im Schiffs- oder Flugzeugbau oder der Herstellung von Windkraftanlagen, gibt es heutzutage nur begrenzte Automatisierungslösungen. Die bislang dort eingesetzten starren Automationslösungen können weder mit kompakten Abmessungen noch mit Flexibilität punkten. Dennoch sind gerade für diese Arbeitsbereiche aufgrund der hohen Belastungen für den Menschen, zum Beispiel bei Überkopfarbeiten, Automationslösungen gefragt. Auch für die Automation von Prozessen, bei denen sich heute keine Festinstallation eines Roboters amortisiert, sondern nur die Kombination mit einem mobilen System, welches mehrere Arbeitsstationen abdecken kann, fehlten bislang geeignete Lösungen“, erklärt Alois Buchstab, Vice President Advanced Robotic Applications bei der Kuka Roboter GmbH.

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Genau dort setzen mobile Robotersysteme an, die aufgrund ihrer Flexibilität das Zeug dazu haben, neue Einsatzfelder zu erschließen, auf denen bislang Roboter nicht zum Einsatz kamen. So beispielsweise im Flugzeugbau, bei dem mobile Roboter Dichtmasse auf den Flugzeugrumpf auftragen oder Flugzeugbauteile prüfen.

Doch was benötigt der mobile Roboter, um autonom auf der Spur zu bleiben und durch stets ändernde Produktionsstraßen navigieren zu können? „Für die autonome Navigation müssen die Roboter die Umgebung mit Sensoren, wie zum Beispiel Laser oder Kameras, wahrnehmen, selbstständig Pläne von der Umgebung aufbauen und unter Berücksichtigung von dynamischen Objekten optimale Fahrwege berechnen. Dies ist für uns Menschen eine scheinbar einfache Aufgabe, ist aber für Roboter sehr schwierig“, so Prof. Dr. Roland Siegwart, Leiter des Instituts für Robotik und Intelligente Systeme an der ETH Zürich.

Der Apas assistant von Bosch ist darauf ausgerichtet, seine menschlichen „Kollegen“ zu entlasten, etwa bei Arbeiten mit besonderen Sicherheitsanforderungen, einfachen und monotonen Abläufen oder ergonomisch ungünstigen Bewegungsabfolgen.
Der Apas assistant von Bosch ist darauf ausgerichtet, seine menschlichen „Kollegen“ zu entlasten, etwa bei Arbeiten mit besonderen Sicherheitsanforderungen, einfachen und monotonen Abläufen oder ergonomisch ungünstigen Bewegungsabfolgen.
(Bild: Bosch)

Wie Sensorik dem mobilen Roboter zu mehr Sicherheit und Selbstbewusstsein verhelfen kann, zeigt Bosch mit seinem mobilen Apas assistant. Der automatische Produktionsassistent ist für die direkte Mensch-Roboter-Kollaboration konzipiert und wurde von der deutschen Berufsgenossenschaft für die direkte Zusammenarbeit mit dem Menschen ohne zusätzliche Schutzvorrichtung zertifiziert. Eine Besonderheit ist seine speziell von Bosch entwickelte Sensorhaut.

„Die in den Überzug des Roboterarms integrierten kapazitiven Sensoren erkennen, wenn sich ein Mensch im Nahbereich befindet. Die Maschine stoppt, bevor es zu einer Berührung kommt. Erst wenn der Mitarbeiter sich wieder ausreichend entfernt hat, setzt der Roboter die Arbeit fort – an genau der Stelle, an der er die Arbeit zuvor unterbrochen hatte“, sagt Dipl.-Ing. Wolfgang Pomrehn, Produktmanager Apas Assistenzsysteme bei der Robert Bosch GmbH.

Der automatische Produktionsassistent ist für die direkte Mensch-Roboter-Kollaboration konzipiert und wurde von der deutschen Berufsgenossenschaft für die direkte Zusammenarbeit mit dem Menschen ohne zusätzliche Schutzvorrichtung zertifiziert. Hier im Bild wurde der Apas assistant in der Produktionslinie integriert.
Der automatische Produktionsassistent ist für die direkte Mensch-Roboter-Kollaboration konzipiert und wurde von der deutschen Berufsgenossenschaft für die direkte Zusammenarbeit mit dem Menschen ohne zusätzliche Schutzvorrichtung zertifiziert. Hier im Bild wurde der Apas assistant in der Produktionslinie integriert.
(Bild: Bosch)

Eine optionale Zusatzfunktion ermöglicht es dem Apas assistant darüber hinaus, einen applikationsspezifischen Fernbereich zu überwachen. Dadurch passt die Maschine ihre Arbeitsgeschwindigkeit flexibel an die An- beziehungsweise Abwesenheit von Menschen an. In Bosch-Werken übernimmt der Apas assistant beispielsweise das Be- und Entladen von Prüfstationen mit heißen Werkstücken und prüft unter Spannung stehende Hybridbatterien. Dabei können ihn die Mitarbeiter dank seiner Schnellfixierrollen leicht überall dort platzieren, wo sie ihn benötigen.

Automatisierung manueller Arbeitsabläufe

Auch Omronhat sich auf die Automatisierung manueller Arbeitsabläufe in den Bereichen Montage und Handling spezialisiert. Seine mobilen Roboter fahren durch Fertigungsstraßen und erlauben ein schnelles Umrüsten auf individuelle Produktionsarten. Die sicherheitsgeprüften Fahrzeuge erkennen dank ihrer Laser-Sensoren Menschen sowie andere Dinge, die im Weg stehen. Ein Sensor gibt dem mobilen Roboter ein Sichtfeld von 220°, damit das System ortsfesten sowie beweglichen Hindernissen ausweichen kann. In der Zukunft sollen die mobilen Roboter auch Wagen von Position zu Position schleppen können.

„Das ist im Moment aber noch schwierig, da der Roboter in der Lage sein muss, sich auf der Stelle zu drehen, wenn er einem Hindernis begegnet“, erläutert Bruno Adam, europäischer Direktor für mobile Projekte Omron. „In naher Zukunft werden wir hierfür aber eine Lösung haben“, verspricht Adam. Ein weiterer Bereich für Verbesserungen ist die Traglast. „Derzeit kann der größte mobile Roboter (Cart Transporter) 130 kg tragen, was für die meisten Anwendungen reicht“, so Adam weiter.

„Einige Kunden, etwa in der Getränkeindustrie, benötigen Mobilroboter mit größeren Nutzlasten.“ Hier werde man Lösungen anbieten, auch wenn größere Fahrzeuge mehr Regulierungen unterliegen und mehr Sicherheitshürden nehmen müssen. Derzeit wird konkret an der Flottenmanagementsoftware gearbeitet und diese noch weiter optimiert. Aktuell reagiert die Software nur auf den Status der Produktionslinie – der Roboter muss also auf einen Anruf der Planungssoftware warten“, so Adam weiter.

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