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Autonom fahrende Maschine ist für die direkte Mensch-Roboter-Kooperation entwickelt

Mobiler Roboter punktet als MRK-Montage-Assistent

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In der hauseigenen Fertigung erprobt Stäubli, wie sich das mobile Robotersystem Helmo als kollaborativer Roboterassistent einsetzen lässt.

Wenn Helmo morgens in der Montagehalle in Bayreuth seinen Dienst antritt, navigiert das mobile Robotersystem selbstständig zu seinem Arbeitsplatz. Kommen ihm menschliche Kollegen zu nahe, verringert der Roboter seine Geschwindigkeit oder bleibt sogar stehen, um dann seine Fahrt zielgerichtet fortzusetzen.

Heute stehen anspruchsvolle Montagearbeiten auf seinem Dienstplan, die ein hohes Maß an Präzision fordern. Dafür muss sich Helmo vorbereiten. In der Praxis sieht das so aus: Der Roboter positioniert sich selbst auf den Zehntelmillimeter genau, indem er sich über drei auf dem Arbeitsplatz fest installierte Messpunkte einmisst. Danach kann die Schicht beginnen.
Betrachtet man seine Aufgabe im Detail, wird schnell klar, warum die Belegschaft gerne dem Roboter den Job überlässt. Die Montage von Elektrosteckern für Kupplungssysteme ist an Monotonie kaum zu überbieten. Dazu müssen jede Menge Kontaktpins präzise in den Stecker eingedrückt werden. Es sind immer die gleichen Handgriffe: Pin aufnehmen, präzise positionieren, eindrücken. Und das Pin für Pin, Stecker für Stecker, Stunde für Stunde.
Dabei ist die Monotonie die eine Sache, die zunehmende Fehlerquote bei fortschreitender Arbeitsdauer eine andere. „Helmo arbeitet auch unter solchen Bedingungen fehlerfrei. Er entlastet die Belegschaft von unliebsamen Arbeiten und gilt deshalb als überaus beliebter Kollege“, betont Stäubli Projektleiter Gerhard Geyer. „Wir sehen in ihm tatsächlich weniger den Roboter, sondern mehr den Assistenten, der flexibel dort zur Stelle ist, wo er gerade gebraucht wird.“
Erfahrungen für kommendeSerieneinsätze sammeln
Helmo bewegt sich dabei am Arbeitsplatz mit der Selbstverständlichkeit einer menschlichen Fachkraft. Er greift ein nicht bestücktes Steckergehäuse, legt es präzise in eine Vorrichtung ein. Danach holt er einen Kunststoffbehälter mit den Pins aus dem Regal, fährt einen Flex Feeder an und leert die Pins auf das Band, auf dem diese vereinzelt werden. Jetzt greift er step by step die Pins ab und montiert sie schnell und präzise in den Stecker. Ist der Montagevorgang abgeschlossen, legt er das komplett bestückte Steckergehäuse ab und startet einen neuen Montageprozess.
Ist es heute die Steckermontage, kann es morgen die Teilebestückung einer Laserbeschriftungsanlage oder eine sonstige Aufgabe sein, für die das mobile Robotersystem zum Einsatz kommt. Vorrangiges Ziel des Pilotprojekts ist es, Helmo produktiv und wirtschaftlich in bestehende Prozesse zu integrieren und dabei Erfahrungen für kommende Serieneinsätze zu sammeln.
„Wenn Helmo voraussichtlich nächstes Jahr als Standardprodukt angeboten wird, wollen wir ihn natürlich hochflexibel für ein möglichst breites Aufgabenspektrum qualifizieren. Der Testbetrieb unter realen Bedingungen im eigenen Haus ist dafür sicherlich die optimale Voraussetzung“, verrät Stäubli Projektmanager Alexander Braun.
Beim mobilen Robotersystem Helmo setzt Stäubli auf einen Standardroboter der neuen TX2-Baureihe. Der sechsachsige TX2 touch 90L verfügt über 15 kg Traglast und 1200 mm Reichweite. Diese Maschine ist für die direkte Mensch-Roboter-Kooperation entwickelt. Dafür verfügt der Sechsachser über ein komplexes Safety-Paket. Augenscheinliches Merkmal ist eine Safety-Skin. Diese berührungsempfindliche Oberfläche, die den Roboter wie eine Haut überzieht, sorgt für das sofortige Abstoppen der Fahrt bei direktem Kontakt mit dem Menschen.
Hinzu kommt die Sicherheitssteuerung CS9 mit jeder Menge weiterer Safety-Features wie Safe Speed, Safe Stop und Safe Zone/Safe Tool. Ein integriertes Safety-Board überwacht dabei sämtliche Bewegungen des Roboters in Echtzeit. Jede Roboterachse verfügt über einen eigenen digitalen Sicherheitsencoder. Alle Sicherheitsfunktionen erfüllen die strengen Anforderungen der Kategorie SIL3-/PLe.
Mit diesen Eigenschaften bietet der TX2 touch optimale Voraussetzungen für den mobilen Einsatz. Helmo kann völlig autonom fahren und navigieren, wobei er sein Umfeld permanent über drei integrierte Laserscanner überwacht. Das Robotersystem kann entweder Aufgaben vollautomatisiert in High Speed bei höchster Präzision erledigen oder bei Bedarf dem Menschen kollaborierend zur Seite stehen. Für Applikationen ohne direkte Mensch-Roboter-Interaktion lässt sich Helmo auch mit einem Standardroboter TX2-90L ohne Safety-Skin ausrüsten.
Um seine Vielseitigkeit in der Praxis ausspielen zu können, ist Helmo modular aufgebaut. Für den mobilen Betrieb verfügt er über großzügig ausgelegte Energiespeicher. Helmo erkennt selbst, wann seine Energiereserven zu Ende gehen und lädt sich eigenständig wieder auf. Während des Ladevorgangs steht der Roboter für stationäre Aufgaben weiterhin zur Verfügung.
Um ein breites Aufgabenspektrum ausführen zu können, ist Helmo mit einem automatischen Werkzeugwechselsystem ausgerüstet. „Die Werkzeugwechsler sind eine Grundvoraussetzung für den autonomen Betrieb. Dennoch zeigt sich bei der Steckermontage, wie entscheidend intelligente Greifersysteme sind. Helmo kann mit seinem Greifer alle Arbeitsschritte vom Einlegen der feinen Pins bis zum Handhaben der Steckergehäuse ausführen. Die Minimierung automatischer Greiferwechsel spart Zeit und macht das System noch effizienter“, so Geyer. ↓
Stäubli Tec-Systems GmbH

Steckbrief
  • Ziel des Pilotprojekts in Stäublis hauseigener Fertigung ist es, Helmo produktiv und wirtschaftlich in bestehende Prozesse zu integrieren und dabei Erfahrungen für kommende Serieneinsätze zu sammeln.
  • Das mobile Robotersystem ist flexibel einsetzbar: Ist es heute die Steckermontage, kann es morgen die Teilebestückung einer Laserbeschriftungsanlage oder eine sonstige Aufgabe sein.
  • Das Robotersystem kann dabei entweder Aufgaben vollautomatisiert in High Speed bei höchster Präzision erledigen oder bei Bedarf dem Menschen kollaborierend zur Seite stehen.
  • Der eingesetzte TX2 touch 90L ist für die direkte Mensch-Roboter-Kooperation entwickelt und besitzt eine Safety-Skin. Die berührungsempfindliche Oberfläche sorgt für das sofortige Abstoppen bei direktem Kontakt mit Menschen. Hinzu kommt die Sicherheitssteuerung CS9 mit jeder Menge weiterer Safety-Features.
  • Helmo kann völlig autonom fahren und navigieren, wobei er sein Umfeld permanent über drei integrierte Laserscanner überwacht. ↓
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