Cobots sind flexibel einsetzbar und entlasten den Menschen dort, wo kleine Losgrößen gefragt sind und Produktionslinien schnell umgestellt werden müssen. Daher steigt derzeit die Anzahl der Anwendungsideen ebsonso wie die Zahl der Cobots auf dem Markt. Dennoch ist noch viel Luft nach oben. Laut World Robotics Report hat der Cobot-Anteil aller installierten Roboter im Jahr 2019 nur 3,24 % ausgemacht hat. Woran liegt das?
„Ein Grund dafür könnte die Rentabilität sein. Oft stellt sich in der Praxis heraus, dass der Engineering-Aufwand für die Umsetzung einer kooperativen Anwendung enorm hoch ist“, sagt Werner Reisner, Produktmanager bei Keba. Denn arbeitet ein Mensch ohne Sicherheitszaun Hand in Hand mit einem Roboter, zählt vor allem eines: die Sicherheit. Die richtige Einschätzung der Risiken für den Menschen vor dem Engineering-Prozess ist dabei unerlässlich.
Reisner: „Auch das Benutzer-Interface muss einfacher und intuitiver werden, was die klassische Interaktion zwischen Mensch und Roboter verändern wird.“ Insbesondere bei Anwendungen, bei denen sich automatisierte und kooperative Tasks abwechseln, kann dies alles zu enorm komplexen Applikationen führen. Rentabel ist dieser Aufwand gegenwärtig nur dann, wenn eine programmierte Roboter-Aufgabe mehrfach identisch in der Fertigungshalle eingesetzt werden kann.
Roboterkern beständig weiterentwickelt
Genau hier setzt Keba an und bietet Lösungen, um die Anwendungsfelder bei der Mensch-Roboter-Interaktion ohne großen Programmieraufwand rentabel erweitern zu können. „Durch abstrahierte, wiederverwendbare Grundfunktionen haben wir den Keba-Roboterkern konsequent weiterentwickelt“, berichtet Reisner. Heute sind Roboter, die mit einer Keba-Steuerung betrieben werden, in nahezu jeder Branche vertreten – wie bei Schweiß-, Verpackungs- oder Lackieranwendungen. „In der Steuerung enthalten sind Standardfunktionen wie Online-Programmierbarkeit, hochgenaue Bahnbewegungen unter Verwendung von Momentenmodellen, Tracking, präzises Triggern auf der Bahn und vieles mehr“, zählt Reisner auf.
Der Roboterkern wird aber auch laufend mit Grundfunktionen zur Mensch-Roboter-Interaktion erweitert. Konkret wird das am Beispiel eines Standard-Industrieroboters mit Traglasten von mehreren hundert Kilogramm, der von einem Bediener handgeführt werden soll, um schwere Teile zu heben. Der Industrieroboter ist hier also eine flexible Hebehilfe für den Menschen. Reisner. „Dafür benötigte Software-Grundfunktionen sind: sicheres Aktivieren der Handführ-Betriebsart mittels sicherem Zustimmtaster, Joggen des Roboters über eine Handführeinrichtung sowie das sichere Überwachen der reduzierten Geschwindigkeit und Positionen.“
Mehr Force-Feedback
Im Bereich der kollaborierenden Schwerlast-Robotik (Heavy Load Robot Collaboration) kommt noch die zusätzliche Herausforderung hinzu, dass der Operator kein natürliches Feedback vom Roboter fühlen kann. Somit ist der Bediener nur schwer in der Lage, Kollisionen mit Störkonturen rechtzeitig zu erkennen. Dadurch könnte es passieren, dass der Roboter mit hoher Kraft (die er für das Heben des Teils benötigt), gegen ein Hindernis drückt, dieses beschädigt und in Folgewirkung den Menschen verletzt.
Zahlreiche Versuche im Labor zeigten jedoch, dass diese Gefahren durch intelligente Software in der Steuerung beseitigt werden können. Vor diesem Hintergrund wurden gewissermaßen Fahrassistenzsysteme für Roboter entwickelt. „Ähnlich wie beim Auto unterstützen sie dabei, die Spur zu halten, sicher und kollisionsfrei einzuparken oder sogar eigenständig Streckenabschnitte zu fahren“, berichtet der Produktmanager. „Mit anderen Worten: Der Spurhalte-Assistent sorgt dafür, dass ein vorgegebener Raum nicht verlassen wird, und zeigt dem Bediener dies durch eine Art Force-Feedback an.“
Ein weiteres Beispiel ist das wahlweise Sperren oder Freischalten von einzelnen Bewegungsrichtungen, das insgesamt für eine wesentlich einfachere und damit aufgabenorientierte Führung des Roboters sorgt. Damit verringert man die Komplexität für den Anwender und verhindert gefahrenvolle Jog-Bewegungen des Roboters. Eine gelungene Mensch-Schwerlast-Roboter-Interaktion wird somit ermöglicht und verhindert generell, dass sicherheitskritische Situationen eintreten und der Roboter gestoppt werden muss.
Keba AG
Gewerbepark Urfahr
4041 Linz/Austria
Skalierbare Sicherheit
Alle Anwendungen der Mensch-Roboter-Interaktion nach ISO TS 15066 sind mit Kebas skalierbarer Sicherheitslösung Kesafe möglich. Das Kesafe Sicherheitssystem für Roboter ist nicht auf eine bestimmte Robotermechanik beschränkt, sondern offen und universell gestaltet. Es stellt Funktionen wie sichere Zellen, sichere kartesische Geschwindigkeiten und sichere Überwachung von Werkzeugen für unterschiedlichste konfigurierbare Robotertypen zur Verfügung. So können nicht nur der Roboter und seine Werkzeuge in der Sicherheitssteuerung abgebildet werden, sondern auch zusätzliche Achsen, mit denen der Roboter selbst bewegt wird oder mit denen er zusammenarbeitet.
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