In Zukunft greifen Automaten nicht nur fein säuberlich ausgerichtete Teile. Sie lernen, eigene Greifstrategien zu entwickeln, um auch mit Objekthaufen umgehen zu können.
Prof. Dr.-Ing. Heinz Wörn leitet das Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik an der Technischen Universität Karlsruhe
Ein wichtiger Grundbaustein in der Fabrikautomation sind Industrieroboter. Sie werden in großen Stückzahlen in der Automobil- und Zulieferindustrie eingesetzt – für Punkt-Schutzgasschweißen, Handhabung und Kleberauftragen. Seitdem der Preis für diese Geräte zu Beginn der neunziger Jahre drastisch gesunken ist, dringen sie zunehmend auch in andere Industriezweige vor und werden beispielsweise auch in der Montage, beim Palettieren/Depalettieren und beim Bearbeiten eingesetzt.
Moderne Industrieroboter sind schlank konstruiert. Mit integriertem Rechner lassen sich kostengünstig auch Vernetzungs-, Programmier- und Visualisierungstechniken aus der PC-Welt nutzen. Icons auf Farbdisplays und die Nutzung einer Maus tragen dazu bei, dass sich die Automaten komfortabel mit Windows-Technik programmieren lassen. Modellbasierte Bewegungssteuerungen ermöglichen es, die Mechanik beim Fahren zu schonen.
Viele Prozesse in der Industrie sind jedoch nicht exakt vorhersagbar: Teile sowie ihre Lage und Position variieren. In diesen Fällen benötigen die Industrieroboter Sensoren, damit sich ein Arbeitsschritt automatisieren lässt.
In der Vergangenheit war dieser Sensoreinsatz oft aufwendig und teuer. Doch auch hier schaffen PC-Technologie und neue Verarbeitungsfunktionen eine Chance für die größere Verbreitung. Wenn Industrieroboter Sensordaten modular verarbeiten und mit der Plug- und Play-Technologie ausgestattet sind, können sie sich an ihre Aufgaben anpassen, wie die folgenden Beispiele zeigen.
Im Kommissionierbetrieb, wie er beispielsweise im Versandhandel oder in der Postautomatisierung auftritt, müssen eine Vielzahl von unterschiedlichen Objekten gehandhabt und geordnet werden. Diese liegen oftmals ungeordnet auf einem Haufen, sei es auf Paletten, in Behältern oder auf Transportbändern. Heutige Roboter werden mit so einer Situation nicht fertig, da die Greifer nicht auf verschiedene Positionen eines Zielobjektes eingerichtet sind und das Sensorsystem fehlt, mit dem der Roboter selbstständig Greiferstrategien generieren könnte.
Ein passendes System für solche Aufgaben wurde jedoch bereits entwickelt. Es besteht aus Backengreifern mit verschiedenen Öffnungsweiten, Sauggreifern, Winkelgreifern und einer Vier-Finger-Hand. Eine Laserdiode projiziert Licht linienförmig auf den Objekthaufen. Zwei Hochgeschwindigkeitskameras erfassen diesen Laserlichtstreifen und erzeugen ein Tiefenbild. Daraus identifiziert die Sensordatenverarbeitung die zu greifenden Objekte. Wenn das System kein Objekt eindeutig erkennen kann, führt der Roboter autonom Schiebeversuche durch, bis er die Objekte mit einer neuen Greifstrategie zu fassen bekommt.
Ein anderer intelligenter Roboter, der Sitze testet, verfügt über die Software, um Sensordaten aufzubereiten und seine Sitztestbewegung zu korrigieren. So lassen sich unterschiedliche, frei definierbare Testapplikationen kraftgeregelt ausführen. Bislang mussten hierfür teure unflexible Spezialmaschinen eingesetzt werden.
Mit innovativen Sensortechnologien ausgestatteten Roboter sind die Bausteine für die automatisierten Fabriken der Zukunft.
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