Interview mit Prof. Dr. Bernd Kuhlenkötter, Präsident des Forscherverbands MHI

„Deutschland brauchteine Gründerkultur“

Prof. Dr. Bernd Kuhlenkötter promovierte 2001 an der TU Dortmund. Anfang 2007 wechselte er als Entwicklungsleiter zur ABB Automation und kehrte dann 2009 als Inhaber des Lehrstuhls für Industrielle Robotik und Produktionsautomatisierung an die TU Dortmund zurück. 2015 folgte er dem Ruf der Ruhr-Universität Bochum auf den Lehrstuhl für Produktionssysteme. Bild: MHI e.V.
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Die Zukunftstrends der Robotik erläutert Prof. Dr. Bernd Kuhlenkötter, Präsident der Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik, im Interview mit der Automationspraxis. von Armin Barnitzke

Wie hat sich die Robotik aus Ihrer Sicht in den vergangenen 10 Jahren entwickelt?

Kuhlenkötter: Betrachtet man die letzten 10 Jahre, so haben sich im Bereich der direkten Robotertechnik – also beispielsweise Kinematik, Steuerung und Programmiersprachen – neben dem klassischen Industrieroboter und kooperierenden Multi-Robotersystemen besonders die Leichtbauroboter weiter fortentwickelt. Sie sind von ihrem Entwicklungsstand und von ihrer industriellen Bedeutung betrachtet auf einem sehr hohen Stand.
Und welche Entwicklungen werden die nächsten Jahre bestimmen?
Kuhlenkötter: Eine der wichtigsten Entwicklungen in den nächsten Jahren wird die Mensch-Roboter Kollaboration (MRK) sein. Eine Vielzahl von spannenden Fragen beschäftigt die Forschungslandschaft und muss zur nachhaltigen Sicherung des Produktionsstandorts Deutschland erfolgreich beantwortet sowie in industrielle Lösungen umgesetzt werden.
Wie weit ist denn die MRK bereits in der Praxis angekommen?
Kuhlenkötter: Für kleine Bauteile ist sie bedingt in der industriellen Anwendung angekommen. Das Interesse der Automobilindustrie liegt aber auch bei großen Robotern zur kollaborativen Handhabung großer, schwerer Bauteile. Hier bestehen noch Forschungs- und besonders Transferbedarf.
Wo sehen Sie weitere Herausforderungen für die MenschRoboter Kollaboration?
Kuhlenkötter: Eine besondere Anforderung ist das Thema Sicherheit. Immerhin: Hier werden derzeit bei Robotern und Peripherie – also etwa Greif- und Zuführtechnik sowie multisensorbasierter Sicherheitstechnik – signifikante Fortschritte erzielt. Es wurden zahlreiche MRK-fähige Systeme entwickelt, die nach geltenden Sicherheitsbestimmungen wie DIN EN ISO 10218–1 zur kollaborativen Zusammenarbeit ausgelegt sind. Nehmen Sie den LBR iiwa von Kuka, den Zweiarm-Roboter Yumi von ABB oder die Apas family von Bosch. Zudem existiert inzwischen 3D-Sensorik, die sicher und stabil gegen Umgebungsänderungen ist.
Wozu benötigt man diese 3D-Sensorik?
Kuhlenkötter: Solche optische 3D-Sensoren werden insbesondere verwendet, um das Produkt zu identifizieren, zu lokalisieren, zu greifen und so Anpassungen in der Bewegungsausführung vorzunehmen. Und auch im Bereich der Zusammenarbeit mit dem Menschen, sprich zur Positions- und Absichtserkennung, sowie für neuartige Bedienkonzepte wie beispielsweise Gestensteuerung spielt diese Sensorik eine wichtige Rolle.
Geht es denn nur darum, den Roboter sicherer und intelligenter zu machen?
Kuhlenkötter: Nein. Eine weitere Herausforderung ist die Taktung von MRK-Systemen. Denn durch den menschlichen Einfluss im Produktionsablauf werden neue softere Faktoren wie Tagesform und Qualifizierungsstände mit entsprechender Volatilität eingebracht. Hier ist die Aufgabe der Adaption, sprich „Wer passt sich wem an?“, unter verschiedensten Kriterien zu optimieren. Ein übergreifendes Thema ist außerdem die Entwicklung von MRK-Planungssystemen, die alle Themen miteinander verbinden: der Anlagenplaner kann in einem virtuellen Abbild die Bereiche Sicherheit, Taktung und Wirtschaftlichkeit für MRK-Applikationen planen und so frühzeitig eine sichere und gleichzeitig wirtschaftliche Kollaboration von Mensch und Roboter gewährleisten.
Wird der Kollege Roboter künftig allgegenwärtig sein? Oder werden kollaborative Anwendungen eine Nischenanwendung bleiben?
Kuhlenkötter: Sicher ist: Die MRK wird ihren Anwendungsbereich bekommen und sich ausweiten. Trends wie die zunehmende Individualisierung von Produkten sind Beschleuniger für die MRK. Im Automobilbereich beispielsweise findet die Individualisierung nicht im nahezu vollautomatisierten Karosserierohbau statt, sondern die Montage bildet die Individualisierung ab – beispielsweise im Innenraum oder bei den Multimediasystemen. Und dieser Montagebereich ist eine kommende Domäne der MRK. Aber klar ist auch: die MRK wird sich langsamer als allgemeinhin in der Presse dargestellt durchsetzen – diese Innovationen brauchen eine Dekade.
Und welche Rolle spielt die Industrie 4.0 für die Robotik?
Kuhlenkötter: Industrie 4.0 ist wichtig, weil sie durch die erregte Aufmerksamkeit und die einhergehenden Investitions-, Modernisierungs- und Förderprogramme zu wirklichem Fortschritt in der Produktion führen wird. Die Vernetzung von Produktionssystemen wird weiter voranschreiten, da sie natürlich auf der einen Seite in Bereichen wie Diagnose und Service eine Vielzahl von attraktiven Möglichkeiten und Geschäftsmodellen eröffnet. Auf der anderen Seite ist diese Vernetzung die notwendige Basis für innovative Steuerungsmethodiken, um Aspekte wie optimale Lastverteilungen durch geeignete Planungs- und Steuerungssysteme erfolgreich umsetzen zu können. Eines der wichtigen Aufgabengebiete der industriellen Produktions- und Automatisierungstechnik wird daher die Entwicklung und Etablierung sicherer, geschützter IT-Architekturen im industriellen Feld sein.
Haben denn die deutschen Robotikfirmen genug Software-Knowhow, um sich in der Industrie 4.0 umfassend aufzustellen?
Kuhlenkötter: Software-Knowhow für robotische Algorithmen ist in der Branche fundiert und ausreichend vorhanden. Allerdings bedarf es im Industrie 4.0-Kontext zusätzlich besonderer Technologien: IT-Konzepte und garantierte IT-Sicherheit. Außerdem fordert die Industrie-4.0-Thematik die Robotikfirmen ja nicht alleine. In Sachen Programmierung und Inbetriebnahme ist daher eine enge Kooperation mit Softwarefirmen nötig.
Besteht denn die Gefahr, dass amerikanische IT- und Cloud-Firmen wie Google und Amazon den klassischen Roboterherstellern in der Industrie 4.0 die Butter vom Brot nehmen?
Kuhlenkötter: Google hat viele Technologien, die auf großen Datenmengen basieren und erst hier ihre volle Leistungsfähigkeit entfalten. Im Consumer-Bereich werden diese Daten oft bereitwillig und offen zur Verfügung gestellt. Hier sehe ich aber einen Unterschied zur Robotik, denn die wenigsten Roboteranwender werden ihre Produktionsdaten zur freien Verfügung stellen – zumindest in der kommenden Dekade. Weiterer Unterschied zwischen industriellem Einsatz und Privatleben: Aspekte wie Intellectual Property, also geistiges Eigentum, sind im Industriebereich von höchstem Schutzinteresse und werden hier sehr viel mehr beachtet. Außerdem ist für Roboter- und Produktionsanlagen nicht die bekannte Software-Update-Technik möglich, denn hier werden ausgereifte Produkte benötigt – ein monatliches oder gar häufigeres Update ist dort gar nicht einsetzbar.
Also keine Gefahr?
Kuhlenkötter: Die immensen finanziellen Möglichkeiten beispielsweise von Google oder Apple, um Knowhow durch Firmenkäufe zu erwerben, ist natürlich nicht zu unterschätzen. Google hat bekanntlich in den letzten Jahren viele Robotik-Unternehmen gekauft, hat aber für diese noch kein einträgliches Geschäftsmodell platzieren können – nach dem momentanen Stand.
Wo ist denn die deutsche Robotik-Forschung gut aufgestellt? Und wo hat sie noch Nachholbedarf?
Kuhlenkötter: In der Industrierobotik ist die deutsche Industrie nicht zuletzt durch die Forschung exzellent im Maschinenbau, in Qualität und Langlebigkeit sowie bei Produktions- und Fertigungstechnologien aufgestellt. Ein Nachholbedarf besteht in neuartigen Technologien bei Industrierobotern, wie beispielsweise lernenden Verfahren und Strategien für automatische, situationsgetriebene Ablauf- und Bahnplanungen. Eine Lösung ist hier ein vertiefter Schulterschluss mit der Service- und Mobilrobotik, in der sehr viele gute Forschungsergebnisse erzielt wurden.
Apropos Servicerobotik: Wo liegen aus Ihrer Sicht die größten Einsatzpotenziale für die professionelle Servicerobotik ?
Kuhlenkötter: Die professionelle Servicerobotik wird ihre Domäne bei orts- und aufgabenvariablen Einsätzen in Industrie- und Logistikumgebungen finden. Neben der Übernahme klassischer Logistik- und Verpackungsaufgaben, wie sie beispielsweise in der Amazon Picking Challenge angegangen werden, wird zunehmend die Materialzuführung ein Feld für die Servicerobotik werden. Der Trend zur Produktindividualisierung mit flexibler Produktion erfordert neue Zuführkonzepte: von der heute oft starren Zuführtechnik hin zu einer flexiblen Zuführung, die dann eben durch Servicerobotik abgebildet wird.
Wer werden die bestimmenden Servicerobotik-Player sein? Newcomer, Industrierobotik-Hersteller oder Branchengrößen? Sprich: Kommen Landwirtschaftsroboter beispielsweise zukünftig von Claas, von Kuka oder von Startups wie Deepfield Robotic?
Kuhlenkötter: Aus meiner Sicht kann ein Marktführer aus Deutschland nur durch einen Kombination der drei genannten Player entstehen: Im von Ihnen genannten Beispiel muss das Prozess-Knowhow, also etwa die Mähtechnik am Halm, von Claas kommen, Kinematik- und Steuerungswissen sowie Fertigungserfahrung von Kuka und eine Integration sowie ein dynamisches und innovatives Geschäftsmodell von einem Startup. Große, bestehende Player sind öfter zu langsam, zu träge und zu fokussiert, um Innovationen zu erkennen und schnell aufzugreifen.
Deutschland ist ja nicht gerade ein Startup-Eldorado. Wie kann man das ändern?
Kuhlenkötter: Zwingend erforderliche ist, dass sich in Deutschland eine Gründerkultur entwickelt, in der eine breite und hohe Motivation bei den möglichen Gründern vorhanden ist und in der ein natürlich immer mögliches Scheitern nicht als lebenslanges Stigma betrachtet wird. Und erfolgreiche Gründer, die jetzt Firmenchefs sind, sollten idealerweise in Verbindung mit potentiellen Investoren ihr Wissen an Studierende oder Doktoranden an der Grenze zum Berufsleben weitergeben: Es braucht die Praktiker, die junge Leute für Startups – und auch für ein damit verbundenes gewisses Risiko – begeistern können. Und gerade in der Industrie 4.0 brauchen wir Startups: Insbesondere mittelständische Unternehmen haben oft nicht die finanziellen und personellen Möglichkeiten, um in Digitalisierung und IT zu investieren. Hier bietet sich ein breites Feld für die Unterstützung durch leistungsfähige und innovative Startups. ↓
Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik – MHI e.V.
www.wgmhi.de
„Nachholbedarf besteht bei Industrierobotern in neuartigen Technologien, wie lernenden Verfahren und Strategien für automatische, situationsgetriebene Ablauf- und Bahnplanungen.“

Wissenswertes zur MHI

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Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik (MHI) ist ein Netzwerk renommierter Universitätsprofessoren aus dem deutschsprachigen Raum, die grundlagenorientiert oder anwendungsnah in Montage, Handhabung und Industrierobotik forschen. Die MHI hat derzeit 19 Mitglieder, die über ihre Institute ca. 1.000 Wissenschaftler repräsentieren. Sie versteht sich als enger Partner der deutschen Industrie; die Gesellschaft wird durch einen industriellen Beirat, bestehend aus Führungspersönlichkeiten bekannter deutscher Unternehmen, unterstützt. Zudem besteht eine Kooperation mit dem Fachverband Robotik + Automation im VDMA. So wird die Gestaltung von Forschungs- Schwerpunktthemen angeregt. ↓
www.wgmhi.de
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