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Mensch-Roboter-Kollaboration mit Industrieroboter als Cobot

Mensch und Roboter arbeiten in Harmonie

Mitarbeiter arbeiten Hand in Hand mit Industrierobotern für schwere Aufgaben. Nicht nur Cobots sind für Mensch-Roboter-Kollaborationen geeignet, auch Schwerlast-Industrieroboter können hier eingesetzt werden.

Kollaborative Roboter, auch Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) oder Cobots genannt, genießen in letzte Zeit hohe Aufmerksamkeit. Gerade durch das Aufkommen speziell dafür entwickelter Roboterdesigns hat das Thema an Fahrt aufgenommen.

Die bekanntesten Beispiele hierfür sind

Natürlich ist der Markt hier viel größer und unübersichtlicher und es werden auch laufend noch neue Geräte entwickelt.

Was ist der Unterschied zwischen Cobot und einem MRK-System?

Cobots sind speziell für das gemeinsame Arbeiten mit Menschen entwickelt. Hierfür wurden spezielle Sensoren zur Kollisionskontrolle integriert, langsamere Fahrgeschwindigkeiten und geringe physikalische Kräfte zugelassen. Damit sind sie für einfache und monotone Sortier-, Montage- und Handlingsaufgaben von leichten Teilen als 1:1 Ersatz für einen Mitarbeiter bestens geeignet. Meist lassen sie sich durch mechanisches „hindrehen“ der Achsen „programmieren“. Dieses Teach-In-Verfahren ist auch von unerfahrenem Personal leicht zu bewerkstelligen.

Was ist aber mit Aufgaben, bei denen schwerere Teile, komplexe Handlingssysteme und größere Strecken zu bewältigen sind?

MRK-Systeme für komplexere Aufgaben und schwere Teile

Dies ist das Aufgabenfeld von 6-Achs Industrierobotern, die es in nahezu jeder Gewichtsklasse gibt. Gewöhnlich arbeiten diese ein einem speziell (meist durch Zäune) abgeschirmten Bereich an ihren Aufgaben. Man spricht dann von einer „Roboterzelle“.

Aber auch diese lassen sich in ein Arbeitsfeld gemeinsam mit Menschen einbinden. Dies hat seine eigenen Herausforderungen:

  • Physikalische Zäune sind dann natürlich nicht mehr möglich.
  • Sensoren zur Kollisionserkennung machen keinen Sinn, weil die Kräfte die ein großer Roboter bis zur Sensorauslösung aufbringen kann, einen Menschen dennoch verletzten können
  • Hohe Fahrgeschwindigkeiten sind nicht ohne weiteres möglich

Diese Punkte werden virtuell über sichere Sensoren abgebildet. Beispielsweise macht ein Roboter seinen Arbeitsgang erst dann, wenn der Mensch außer Reichweite ist. Oder er verringert bei Annäherung des Mitarbeiters seine Geschwindigkeiten.

Ist es viel Aufwand einen Industrieroboter mit Menschen arbeiten zu lassen?

Das Anlagenkonzept und der Prozess müssen von vorneherein für eine Mensch-Roboter Kollaboration ausgelegt sein oder dahingehend optimiert werden. Im Nachhinein ist es nur sehr selten möglich, eine Kollaboration einzubringen.

Die Herausforderungen liegen in der Sensorik und den Platzverhältnissen. Jeder braucht seinen Freiraum und definierte Kooperationszonen. Auch der Prozess muss eindeutig genug handelbar sein. Viele Köche die gleichzeitig und unkoordiniert rühren bergen ein Konfliktpotential.

Das größte Problem ist jedoch meist, die beteiligten Personen davon zu überzeugen, dass diese Technik funktioniert und auch sicher ist.

Wir haben die Erfahrung

Bei AyTec sind wir bereits sehr früh in den Einsatz von Industrierobotern in Mensch-Roboter-Kollaborationen gegangen. Wir haben durchwegs Schwerlast-Industrieroboter zwischen 150kg bis 500kg verbaut.

Die Verhältnisse und Prozesse waren zwar unterschiedlich, dennoch war in den meisten Projekte die Ergonomie der Treiber, um die Mitarbeiter bei der Arbeit physikalisch zu entlasten.

Zwei Beispiele haben wir bereits vorgestellt: Der Roboter unterstütz beim Handling und Positionieren, damit der Mitarbeiter seine Arbeit und ergonomisch optimalen Bedingungen bewerkstelligen kann. Ein andermal führte der Mitarbeiter den Roboter direkt mittels Joystick zum Ansatzpunkt.

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