Klassische Industrieroboter werden bisher primär in der Großserienfertigung eingesetzt. Kleinere Industrieunternehmen nutzen Roboter noch deutlich weniger, nicht zuletzt da bedarfsgerechte Angebote an leicht implementierbaren, kostengünstigen und flexibel einsetzbaren Robotern bisher weitgehend fehlten. Diese Lücke wird jedoch zunehmend durch verbesserte und komplett neu entwickelte Robotik-Anwendungen geschlossen, die durch innovative digitale Technologien ermöglicht werden.
Konkret lassen sich vier innovative digitale Technologiebereiche identifizieren, die neue Potentiale für die Robotik-Entwicklung eröffnen:
- Sensorik
- Software & künstliche Intelligenz (KI)
- Cloud & Edge Computing
- drahtlose Vernetzung.
Robotik-Anbieter nutzen diese Potentiale der Digitalisierung für die Entwicklung neuer Lösungen und Ansätze, die sich im Wesentlichen fünf Entwicklungstrends zuordnen lassen:
1. Robotik-Implementierung und -nutzung wird einfacher
Während die Implementierung von klassischen Industrierobotik-Anwendungen spezifisches Fachwissen erfordert und mit hohem Aufwand verbunden ist, wird die Inbetriebnahme und Nutzung von Robotern heute mittels verschiedener digitaler Technologien vereinfacht.
Eine besonders große Bedeutung haben Ansätze zur Reduktion des Programmieraufwands durch die Vorkonfiguration von relevanten Schritten oder Funktionen (low code/no code), die Bereitstellung auf visuellen Drag&drop-Benutzeroberflächen sowie die cloudbasierte Simulation der Robotik-Anwendungen über digitale Zwillinge. Auch AR-/VR-Technologien können die Inbetriebnahme des Roboters vor Ort erleichtern.
Darüber hinaus sind Standardisierungsbemühungen und Open Source-Ansätze zu beobachten, die die Interoperabilität verbessern und den Aufwand bei der Implementierung reduzieren können. Die Bestrebungen zur vereinfachten Robotik-Implementierung zielen auf die Überwindung von Nutzungsbarrieren und senken insbesondere die Eintrittshürden für kleinere Neuanwender.
2. Roboter können komplexere Aufgaben und hohe Variantenvielfalt bewältigen
Klassische Industrieroboter werden für bestimmte Anwendungen gezielt konfiguriert und programmiert. Sie benötigen ein festgelegtes Ablaufschema, das ihnen in ihrer jeweiligen Roboter-Programmiersprache genaue Anweisungen in Bezug auf die anzusteuernden Punkte gibt. Das Erkennen und Verarbeiten von wechselnden Objekten und Umgebungen ist mittels traditioneller Softwarelösungen jedoch nur begrenzt möglich.
Zunehmend werden nun verbesserte Bilderkennungssysteme, Softwarelösungen und Greiftechniken entwickelt, die diese Hürde überwinden können. KI spielt dabei eine zentrale Rolle, um Bewegungsabläufe im Umgang mit aktuellen Umgebungsbedingungen und variierenden Objekteigenschaften wie Farbe, Oberfläche oder Form in Echtzeit anpassen zu können.
Mit der Befähigung von Robotern zur Bewältigung von komplexen Aufgaben können Robotik-Anwendungen realisiert werden, die bisher aufgrund technischer Restriktionen nicht umsetzbar waren, z.B. in mittelständischen Industrieunternehmen mit hoher Produktvielfalt und variablen Stückzahlen. Das dadurch entstehende Marktpotential ist für alle Robotik-Anbieter attraktiv, insbesondere für KI-Spezialisten.
3. Risikolose Zusammenarbeit von Mensch und Roboter
Es etabliert sich eine immer engere Zusammenarbeit der Roboter mit Menschen. Klassische Industrieroboter, die präzise und mit hohen Wiederholungsraten arbeiten, stellen aufgrund ihrer schnellen und kraftvollen Bewegungen eine Gefahr für Menschen dar und müssen durch umfassende Schutzmaßnahmen abgetrennt werden.
Bereits seit etwa 15 Jahren werden Roboter entwickelt, die enger mit Menschen zusammenarbeiten können – das sind sowohl Neuentwicklungen (Cobots) als auch um Weiterentwicklungen klassischer Industrieroboter. Sie müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen (z.B. Leistungs- und Kraftbegrenzung, Reaktion auf anwesende Menschen), die mittels digitaler Technologien – insbesondere Sensorik, Software und KI – realisierbar sind. Heute betätigen sich neben Cobot-Spezialisten auch die großen Roboterhersteller im Marktsegment der kollaborativen Robotik, das ein überdurchschnittliches Wachstum aufweist.
4. Roboter werden mobiler und autonomer
Stationäre Industrieroboter werden zunehmend ergänzt durch vielfältige Formen beweglicher Serviceroboter, sie sich automatisch spurgeführt oder sogar komplett autonom fortbewegen. Sofern nicht ein extrem kleiner Radius besteht, der kabelgebunden erreichbar ist, sind sämtliche Varianten nur mittels Funkanbindung realisierbar. Dieses zwar noch kleine, aber deutlich wachsende Robotik-Marktsegment konzentriert sich hauptsächlich auf Anwendungen für Transport und Logistik sowie spezifische Einsatzfelder (z.B. Inspektionsroboter, Reinigungsroboter).
Autonome mobile Roboter (AMR) sind dabei eine neue Kategorie von Robotern, die aufgrund der geforderten Intelligenz für eigenständiges Agieren in sich verändernden Umgebungen nur mittels einer Vielzahl von innovativen Hardware- und Softwarelösungen realisierbar ist.
5. Roboter als Schlüsselkomponente für die Smart Factory
In den komplett automatisierten Produktionsprozessen der „Smart Factory“ werden alle Kategorien von Robotern – klassische Industrieroboter, Cobots sowie Serviceroboter – eingesetzt. Von hoher Relevanz sind dabei leistungsfähige drahtlose Vernetzungstechnologien wie insbesondere 5G.
Während die voll vernetzte Smart Factory derzeit realistischerweise eher noch eine Zukunftsvision ist, vollziehen sich wichtige Schritte auf dem Weg dorthin in Form von untereinander und mit Maschinen vernetzten Robotern in einem Prozessschritt (z.B. bei der Be- und Entladung von Werkzeugmaschinen). Die ambitioniertesten Vorhaben der Fabrikvernetzung wurden dabei bisher von großen Unternehmen in der Automobilbranche umgesetzt.
Fazit
Innovative digitale Technologien – insbesondere in den Bereichen Sensorik, Software/KI, Cloud und drahtloser Vernetzung – ermöglichen die Entwicklung von verbesserten und komplett neuen Robotik-Angeboten, die auch die Nutzungsbarrieren für kleinere Industriebetriebe deutlich senken können. Darüber hinaus sind sie eine grundlegende Voraussetzung für zukunftsorientierte Smart Factory-Konzepte, in denen Robotern eine Schlüsselfunktion zukommt. Die digitalisierungsgetriebenen Trends schaffen schrittweise zusätzliches Umsatzpotential im Markt für industrielle Robotik-Anwendungen, von denen Akteure in verschiedenen Stufen der Wertschöpfung profitieren können.
Zur Studie
Die WIK-Studie „Auswirkungen von innovativen digitalen Technologien auf den Markt für industrielle Robotik-Anwendungen“ ist hier zum Download verfügbar. Die Autoren sind Dr. Christin Gries, Dr. Christian Wernick und Dr. Sebastian Tenbrock.
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