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Automatica

MRK – Die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ist in der Automatisierung momentan das Knallerthema. Zahlreiche Anbieter machen sich intensive Gedanken, wie Mensch und Maschine optimal miteinander klarkommen.

04. Juni 2016

Überall sprießen die Projekte, Konzepte und Produkte zur Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) aus dem Boden. Beim Leichtbauroboter LBRiiwa von Kuka zum Beispiel ist SPN Schwaben Präzision engagiert. Das Unternehmen aus Nördlingen liefert eine neu entwickelte Schraubspindel für das Gerät, das den Bediener von kräftezehrenden und monotonen Schraubaufgaben entlasten soll.

Die Anforderungen an die hier integrierte Antriebstechnik waren hoch: Im Fokus steht ein minimales Gewicht von 1,8 Kilogramm für die komplette MRK-Spindel. Eingesetzt sind leistungsstarke Servomotoren mit maximal 25.000 Umdrehungen pro Minute und die kleinste auf dem Markt befindliche Servosteuerung mit einem Motorspitzenstrom von 30 Ampere und einer Baugröße von 35 x 30 x 25 Millimetern, die über eine EtherCAT-Schnittstelle mit dem LBR kommuniziert.

Hinzu kommen Getriebe mit unterschiedlichen Übersetzungen für die einzelnen Drehmomentbereiche. An die Schraubspitze wurden zusätzliche Leitungen durchgeführt, um dort Sensorik zur Überwachung anzuschließen. Alle Kanten am Schrauber sind verrundet, an einem speziellen Gewinde befestigte mechanische Schutzhülsen schützen den Bediener zudem vor rotierenden Teilen und den scharfen Kanten der Schrauberspitze. Er kann jederzeit in den Prozess eingreifen oder bei Bedarf auch vom automatisierten in den manuellen Betrieb wechseln.

Im gleichen Projekt ist auch MRK-Systeme tätig, die ihre Betätigung schon im Namen tragen. Ziel ist, den Menschen dank einer kamerabasierten Bauteilaufnahme bei der Montagetätigkeit zu unterstützen. Eine Industrieapplikation mit dem LBRiiwa wurde bei einem Automobilzulieferer umgesetzt. Dabei entnimmt der Roboter eine Baugruppe aus einer Box und steckt diese auf eine andere Komponente auf. Beid Prozesse erfordern dessen sensitive Eigenschaften, denn das Programm fährt nicht rein positionsgeregelt ab, sondern erlaubt eine definierte Nachgiebigkeit im Fügepunkt.

Bei der Anwendung »RoBinCo« werden ungeordnet liegende, bis zu zehn Kilogramm schwere Bauteile aus einem Behälter entnommen und für einen manuellen Montagevorgang dem Menschen angereicht. Der Roboter hält das schwere Bauteil für den Menschen, der es durch die Nachgiebigkeit des Roboters manuell gravitationskompensiert positionieren kann.

Der autonome Entnahmevorgang wird durch ein »Griff-in-die-Kiste«-Bildverarbeitungssystem realisiert. Statt Laserscanner verwendet MRK-Systeme lieber die ungefährlichere Streifenlichtprojektion.

Noch hält sich Yaskawa mit seinem nagelneuen kollaborativen Roboter Motoman HC10 sehr bedeckt, aber das Unternehmen zeigt die Neuentwicklung erstmals außerhalb Japans und das Unternehmen will sich damit als einer der weltweit führenden Roboterhersteller für Mensch-Roboter-Kollaboration positionieren.

Sicherheit ist elementar bei MRK

Als Sicherheitsspezialist präsentiert Schmersal seinen Safety Controller als genau auf MRK zugeschnittene Sicherheitslösung. Diese gibt dem Roboter eine definierbare dreidimensionale Arbeitszone vor und registriert sofort, wenn dieser Bereich verlassen wird. In einem solchen Fall wird der Roboter umgehend von dieser Steuerung stillgesetzt. Zugleich überwacht der Safety Controller zu jedem Zeitpunkt die Geschwindigkeit in Richtung der Begrenzung. Der Roboter muss jederzeit abbremsen können, ohne den erlaubten Bewegungsraum zu verlassen.

Eine Überwachung von Bewegungen und Geschwindigkeit ist auch dank der Sicherheitssteuerung PSC1 und entsprechender Sensorik möglich. Mit dem Save-Drive-Monitoring-Modul (SDM) der PSC1-Steuerung lassen sich bis zu zwölf Achsen über umfangreiche Funktionen wie sicherer Stopp und Betriebshalt, sicher abgeschaltetes Moment oder sicher begrenzte Geschwindigkeit und Beschleunigung überwachen.

Wissenschaftlich begleitet wird die MRK von der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg: Optische Sensoren und spezielle Bildverarbeitungsalgorithmen erkennen die menschliche Haut und die Silhouette des Bedieners. So sollen Industrieroboter erkennen können, wenn sie einem Menschen zu nahe kommen, um jede gefährliche Bewegung rechtzeitig zu stoppen. Schmersal ist dabei der einzige Projektpartner aus der Industrie.

Als Vorreiter der Kollaboration bezeichnet sich Universal Robots (UR). »Darum müssen wir dauerhaft einen Schritt voraus sein«, sagt Esben H. Østergaard, CTO und Mitbegründer. »Aus unserer Sicht sind es in Zukunft nicht mehr nur die Produkte selbst, die unseren Kunden die nötige Flexibilität bieten. Unser Erfolgskurs ist eine Bestätigung dafür, auf dem richtigen Weg zu sein, hindert uns aber nicht daran, nach links und rechts zu blicken. Nur so wird es uns gelingen, unseren Pioniergeist zu bewahren und unsere Spitzenposition im MRK-Umfeld beizubehalten.«

Matt Bush, ehemaliger Director of Operations bei Scott Fetzer, inzwischen CCO und Co-Founder bei Hirebotics, sieht das ähnlich. »Nur unsere Vorstellungskraft hindert uns daran, wo wir solche Roboter einsetzen können.« Er wird im Automatica-Forum am 22. Juni um 14.30 Uhr allen Besuchern einen Einblick in die Praxis geben und die hochflexiblen Einsatzmöglichkeiten der Roboterarme von Universal Robots geben. Bush wird erklären, wie kollaborierende Roboter als multifunktionale Werkzeuge in einer mobilen Flotte Produktionsumgebungen erfolgsentscheidend verändern können. 

 

Früher ging es darum, menschliche Arbeit durch Roboter zu ersetzen, bei der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) agiert der Roboter heute als Assistenzmedium. Die strikte Trennung zwischen Automation und Handarbeit wird aufgehoben.

Erschienen in Ausgabe: 05/2016