Im Prinzip ein Alleskönner

Roboter - Der Industrieroboter schraubt, sortiert, verpackt, schweißt, gießt, klebt, bohrt und handhabt - im Prinzip kann er alles. Längst ist er nicht mehr nur in der Automobilindustrie zu Hause, sondern mausert sich zum universellen Alleskönner.

13. Dezember 2005

Industrieroboter erobern immer mehr Märkte. Denn der Trend geht mehr und mehr zur Automatisierung, was ständig zusätzlich Arbeit für Roboter schafft. Die Zusammenführung von Mensch und Maschine, sowie immer höhere Sicherheitsstandards sind die große Herausforderung für die Roboterhersteller. Verstärkt geforscht wird nach Einsatzmöglichkeiten neuer oder veränderter Varianten der Roboter in neue Märkte wie Lebensmittel, Logistik, Handhabung, Medizin, Kunststoff oder Entertainment. Ein Beispiel für die Verwirklichung neuer Visionen zeigt die Zusammenarbeit der Kuka Roboter GmbH mit der Deutschen Luft- und Raumfahrtbehörde. Zusammen mit ihr wurde der ›Produktionsassistent‹ entwickelt, der eine völlig neue Roboterart darstellt. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern, reagiert er ›gefühlvoll‹ auf Berührungen. Da der heutige Industrieroboter ein positionsgeregeltes Handhabungsgerät ist, das mit großer Präzision eine vorgegebene Bahn im Raum abfahren kann, werden bei vielen Fertigungsaufgaben hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Zuführung und Positionierung von Objekten gestellt. Ohne Einsatz von Sensoren kann ein ausschließlich positionsgeregelter Roboter manche Aufgaben nur mit großem Aufwand erfüllen. Da er nicht wie der Mensch die Position und Nachgiebigkeit seines Armes einstellen kann, was zur Ausführung von feinfühligen Manipulationsaufgaben notwendig ist, hat das Institut für Robotik und Mechatronik der DLR einen mechatronischen Ansatz entwickelt, mit dem diese Fähigkeit des Menschen nachgebildet werden kann. Dank dieser Vorarbeit ist es gelungen, die komplette Steuer-, Leistungs- und Signalelektronik sowie die Kabelführung in den Roboterarm zu integrieren. Motoren, Getriebe und Strukturelemente sind - auf ihr Gewicht und ihre Leistungsfähigkeit bezogen - bis zur Grenze des heute technisch Machbaren optimiert. Jedes Gelenk ist mit antriebsseitigem Positionssensor sowie abtriebsseitigem Positions- und Momentensensoren ausgestattet. So werden Bahnen präzise, dynamisch und schwingungsfrei abgefahren. Aus der Verknüpfung dieser neuen Robotergeneration mit der industrietauglichen PC-basierten Robotersteuerung ›KR C‹ entstand ein ganz neuer Typus von Roboter, der dafür konzipiert ist, daß sich Mensch und Roboter den Arbeitsraum teilen. Insbesondere kann dieser Roboter ›gefühlvoll‹ auf Berührungen über den gesamten Arm hinweg reagieren. Diese Fähigkeit läßt sich für eine neue, intuitive Form der Roboterprogrammierung, dem Programmieren durch Vorzeigen nutzen. Damit kann der Roboter von Menschen programmiert werden, die keine Experten sind. Zukunftsvisionen realisieren heißt auch, auf Kundenanforderungen und sich rasch verändernde Produkttrends einzugehen. Konkret zielt die Entwicklung auf höhere Flexibilität hinsichtlich der Fertigungsprozesse und der Materialflußgestaltung sowie auf modulare Produktionseinheiten ab. Ein Beispiel dazu ist ›RoboTeam‹. Dabei handelt es sich um miteinander kooperierende und im Team effizient zusammenarbeitende Roboter, die erheblich mehr Varianten in der Fertigung ermöglichen.

Mit autonomer Standardsteuerung

Viel versprechend ist auch die neue Programmier-Philosophie: Es wird nicht die Bewegung der einzelnen Roboter programmiert, sondern die des Bauteils. Dabei verzichtet die neue Robo-Team-Technologie bewußt auf inflexible Steuerungsblöcke und setzt stattdessen auf intelligent vernetzte, autonome Standardsteuerungen. Denn diese erlauben, aufgrund ihrer freien Kombinierbarkeit, eine optimal für jedes Fertigungskonzept zusammengestellte kooperierende Robotergruppe, die mit den verschiedensten Applikationen bestückt werden kann. Auch der Unterhaltungssektor wird von Industrierobotern erobert. Der weltweit erste Passagierroboter, der ›Robocoaster‹ wirbelt in den Legoland-Parks in Deutschland und Dänemark Personen durch die Luft. Auf dem Schwerlastroboter wählt jeder aus mehreren Bewegungsprofilen und Geschwindigkeiten mit wievielen Loopings er durch die Luft gewirbelt werden will. Wieder in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entstand aus dem Robocoaster gleich die nächste Neuheit. Mit Hilfe des Schwerlastroboters wird ein Flug über den Mars simuliert. Die Flugsimulation basierte erstmals auf den Daten der Marsoberfläche des Orbiters ›Mars-Express‹. Während der Roboter synchron zur Flugbahn verfährt, erzeugt der Simulator die Illusion, über die Krater und Berge der Marsoberfläche zu gleiten.

Katrin Stuber, Kuka Roboter GmbH

Erschienen in Ausgabe: Wer macht was?/2005