Was ist ein kollaborativer Roboter?
Kollaborative Roboter sind Roboter, die es Menschen und Robotern ermöglichen, im selben Arbeitsbereich zu arbeiten.
Bei den herkömmlichen Robotern handelt es sich hauptsächlich um Industrieroboter, die Montage- und Transportaufgaben übernehmen, z. B. in der Automobil- und anderen Fertigungsbetrieben, aber sie werden auf speziellen Automatisierungslinien installiert, wo der menschliche Zugang auf die Wartung beschränkt ist.
Solche speziellen Automatisierungslinien können zwar die Produktivität im Vergleich zur manuellen Arbeit drastisch erhöhen, erfordern aber in der Regel hohe Anfangsinvestitionen, einschließlich der Konstruktion, und sind weniger flexibel als manuelle Linien, wenn kleine Probleme auftreten oder Fertigungselemente geändert werden müssen.
In diesem Zusammenhang ermöglichte die Deregulierung im Jahr 2013 die Einführung von kollaborativen Robotern, die Seite an Seite mit Menschen arbeiten. Kollaborative Roboter können ohne Sicherheitsbarrieren mit Menschen im selben Arbeitsbereich zusammenarbeiten und so dazu beitragen, den Mangel an Arbeitskräften zu beheben. Im Vergleich zu konventionellen dedizierten Automatisierungslinien sind die Anfangsinvestitionen geringer, und zusätzliche Roboter können eingeführt werden, ohne den Betrieb der Linie zu unterbrechen, was die Einführung für kleine und mittlere Unternehmen erleichtert.
Heute werden kollaborative Roboter in einer Vielzahl von Produktionsstätten eingesetzt, z. B. in der Lebensmittel-, Automobil- und Elektronikindustrie, und auch in der Gastronomie wurden Catering-Roboter entwickelt, die immer häufiger im Alltag eingesetzt werden.
Anwendungen von kollaborativen Robotern
Kollaborative Roboter sind relativ klein und können detaillierte Arbeiten in kleinen Arbeitsbereichen durchführen. Sie sind in der Regel mit Kameras und Bildverarbeitungsfunktionen ausgestattet und werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt.
Früher wurden die Teile manuell eingelegt und mit ihrer Ausrichtung, Position usw. der Linie zugeführt, aber mit dem Erwerb von Bildverarbeitungsfähigkeiten können Roboter die Farbe, Form, Ausrichtung usw. einer großen Anzahl von Teilen erkennen, sie entnehmen und dem nächsten Prozess zuführen, was erheblich zur Produktivitätssteigerung beiträgt.
Funktionsweise der kollaborativen Roboter
Kollaborative Roboter sind flexibler als herkömmliche Industrieroboter und verfügen über Gelenke mit fünf oder sechs Achsen, so dass sie mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision arbeiten können. Außerdem sind sie mit Kameras und Sensoren ausgestattet und nutzen die Bildverarbeitung, um nicht nur das Objekt, sondern auch die Umgebung zu erkennen. Einige Modelle können über Tasten am Arm bedient werden, um dem Roboter Bewegungsanweisungen zu geben.
Außerdem werden Sicherheitsvorkehrungen getroffen, um sicherzustellen, dass sie im selben Arbeitsbereich wie Menschen kooperativ arbeiten. Viele kollaborative Roboter haben eine abgerundete Form, um Verletzungen von Menschen zu vermeiden, und die meisten verfügen über Sensoren, die den Betrieb erkennen und stoppen, wenn sie von einer Person berührt werden.
Andere sind zum Beispiel mit einer LED-Lichtfunktion am Roboterarm ausgestattet, die den Status des Roboters anzeigt, so dass der Benutzer den Betriebszustand überprüfen kann. Obwohl die Roboter bei ihrer Einführung auf Sicherheit ausgelegt sind, muss der einführende Bediener selbst durch Risikobewertungen für Sicherheit sorgen.
Weitere Informationen zu kollaborativen Robotern
Bei der Einführung eines Roboters, unabhängig davon, ob es sich um einen Industrieroboter oder einen kollaborativen Roboter handelt, ist ein Teach-in erforderlich, um den Arbeitsvorgang zu definieren und im Steuerungssystem des Roboters einzustellen. Das Einlernen kann auf verschiedene Weise erfolgen, unter anderem:
1. Offline-Teaching
Beim Offline-Teaching wird ein Programm erstellt und auf dem Roboter installiert. Dies ist zwar möglich, wenn ein PC zur Verfügung steht, aber dabei werden der tatsächliche Betrieb und die Umgebung nicht überprüft, und es sind Programmierfehler möglich, was die Programmierung komplexer Bewegungen oder von Fällen, in denen mehrere Roboter gleichzeitig arbeiten, erschwert. Als Antwort darauf wird die Technologie des digitalen Zwillings angewandt und ein Ansatz zur realistischen Reproduktion von Bewegungen gefördert.
2. Online-Teaching
Das Online-Teaching ist eine Methode, bei der der Roboter im Feld ferngesteuert wird und das Programm aus der Betriebsgeschichte des Roboters erstellt wird. Da verschiedene Fälle vorgesehen sind und vor Ort umgesetzt werden, ist es notwendig, den Betrieb während dieser Zeit zu unterbrechen.
3. Direktes Teaching
Beim direkten Teaching bewegt eine Person den Roboter direkt von Hand, damit er die Bewegungen lernt. Der Roboterarm verfügt über einen integrierten Kraft- und Drehmomentsensor oder einen Servomotor mit Drehmomenterfassung. Diese Methode berechnet automatisch die von außen einwirkende Kraft, die Geschwindigkeit und den Drehwinkel und konfiguriert das Programm. Sie wird insbesondere bei Kollaborativen Robotern häufig eingesetzt.
4. Lehren mit KI
In den letzten Jahren wurden Technologien entwickelt, die KI nutzen und es der KI ermöglichen, automatisch Programme zu erstellen, indem sie nur Arbeitsziele vorgeben, so dass Arbeitsprogramme einfach und in kurzer Zeit erstellt werden können.