Andreas Schunkert von Universal Robots über Trends in der Mensch-Roboter-Kollaboration

Robotik

Andreas Schunkert von Universal Robots über Trends in der Mensch-Roboter-Kollaboration

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Die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ist der Trend in der Automatisierung schlechthin. Andreas Schunkert beschreibt den Stand der Technik bei Cobots und gibt Tipps für eine erfolgreiche Integration.

Die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ist der Trend in der Automatisierung schlechthin. Andreas Schunkert beschreibt den Stand der Technik bei Cobots und gibt Tipps für eine erfolgreiche Integration.

Herr Schunkert, wie hat sich der Markt für die Mensch-Roboter-Kollaboration, kurz MRK, in den letzten Jahren entwickelt?

Der Bereich der MRK hat sich in den letzten zehn Jahren rasant entwickelt. Die Technik hinter den Cobots ist weiter vorangeschritten und eine anfängliche Skepsis vereinzelter Stakeholder wurde überwunden. Mittlerweile gilt das Konzept der MRK als maßgeblicher Treiber für den gesamten Markt der industriellen Automatisierung. Wir konnten Umsatz und Gewinn bislang jährlich fast verdoppeln. Das spiegelt das enorme Potenzial wider, das im Cobot-Segment schlummert. Wichtige Entwicklungsschritte wurden auch in der Normenlage gemacht. Speziell in Deutschland, wo sehr viel Wert auf die rechtliche Absicherung gelegt wird, hat die MRK in den letzten Jahren nach und nach ihre Beachtung in einer immer sinnvolleren Reglementierung gefunden.

Ist damit auch eine steigende Akzeptanz für den Kollegen Roboter beim Anwender zu spüren?

Die Aufklärungsarbeit der letzten Jahre für das Konzept der MRK trägt zunehmend Früchte. Bemerkbar macht sich diese Akzeptanz in einer steigenden Nachfrage von kleinen und mittleren Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen. Während zunächst die ohnehin automatisierungsaffinen Industrien wie Automotive und Elektronik Vorreiter im Einsatz von Cobots waren, ziehen immer mehr KMUs nach. Sowohl Entscheider als auch Mitarbeiter in Betrieben stehen ihren neuen Roboterkollegen offen gegenüber. Die Chefs realisieren, dass sich die Automatisierung mit Cobots bereits mit einem für sie realistischen Investment umsetzen lässt. Und die Belegschaft weiß die Befreiung von monotonen und belastenden bis hin zu gefährlichen Aufgaben durch den Roboter definitiv zu schätzen.

Wo sehen Sie die größten Stärken in der kollaborativen Robotik?

Einer der großen Vorteile von kollaborierenden Robotern ist ihre einfache Handhabung, die eine Automatisierung mit wenig Aufwand möglich macht. Es sind keine erheblichen baulichen Veränderungen von Fertigungsanlagen notwendig, wie das früher der Fall war. Der Cobot wird einfach in bestehende Arbeitsabläufe integriert und kann Aufgaben übernehmen, auch direkt neben dem Werker.

Und was sind die Herausforderungen?

Die Herausforderung dabei ist es, die kollaborative Roboterapplikation sicher und gleichzeitig wirtschaftlich zu gestalten. Cobots verfügen über viele Sicherheitsfunktionen, weit mehr als herkömmliche Industrieroboter. Diese Funktionen gilt es zu kennen und sinnvoll miteinander zu kombinieren, um eine MRK-Applikation gefahrlos und effizient zu realisieren.

Wann ist der Einsatz eines Cobots sinnvoll? Auf was muss der potenzielle Anwender achten?

Eine konkrete Richtschnur für den Einsatz von Cobots gibt es nicht, denn im Wesentlichen lässt sich mit unseren Robotern fast jede manuelle Arbeit automatisieren. Die Faustregel lautet: Was ein Arm kann, kann ein Cobot auch. Um seine Stärken in der eigenen Produktion voll auszuschöpfen, können Anwender beispielsweise im ersten Schritt einfache Überlegungen anstellen: Habe ich Prozesse, die monoton, repetitiv und vielleicht sogar ergonomisch ungünstig sind? Kostet mich ihre händische Ausführung wertvolle Arbeitszeit? Bremsen sie womöglich meinen Produktionsablauf? Genau für solche Tätigkeiten sind Mitarbeiter in der Regel überqualifiziert. Das kann etwa das Handling von Werkstücken oder die Beschickung einer Maschine sein. Weitere Beispiele sind kleinteilige Klebeprozesse oder Prüfvorgänge. Wenn Cobots diese Aufgaben übernehmen, entlasten sie ihre menschlichen Kollegen, die sich dann anspruchsvolleren Arbeiten widmen können. Im Endeffekt werden so alle Ressourcen im Betrieb effizienter genutzt.

Welche Rolle spielt der Faktor Sicherheit bei kollaborativen Applikationen?

Die Sicherheit ist ein essenzieller Faktor im Umgang mit jeder Maschine. Schließlich sollen Mitarbeiter zu keiner Zeit einer Gefährdung am Arbeitsplatz ausgesetzt sein. Auch bei der Implementierung von MRK-Anwendungen gilt daher die unbedingte Pflicht, mögliche Risiken unter Einhaltung geltender Vorschriften zu beurteilen und zu mindern. Wie eingangs erläutert, sind unsere Cobots zu diesem Zweck mit speziellen, konfigurierbaren Sicherheitsfunktionen ausgestattet. Sie begrenzen Kraft, Leistung und Geschwindigkeit des Roboters, sobald er in Kollaboration mit dem Menschen tritt.

Reduzierte Geschwindigkeiten stehen aber im Widerspruch zur Produktivität. Wie lässt sich dieser Zielkonflikt bei MRK-Applikationen lösen?

Tatsächlich gibt es eine Lösung für diesen vermeintlichen Zielkonflikt, nämlich ein gut durchdachtes Konzept bei der MRK-Anwendung. Dabei wird der Arbeitsraum des Cobots in zwei Bereiche aufgeteilt, sprich in den normalen Bereich und in den Kollaborationsraum. Im normalen Bereich arbeitet der Roboter für sich alleine, agiert mit hoher Geschwindigkeit und geringer Taktzeit. Im Kollaborationsraum findet hingegen die unmittelbare Zusammenarbeit von Mensch und Maschine statt. Dort läuft der Cobot mit gedrosselter Geschwindigkeit. Sobald er eine Kollision erkennt, wird er hochsensibel angeschaltet. Dabei sollte der Kollaborationsraum im Idealfall so klein wie möglich und so groß wie nötig sein, um eine MRK-Applikation flexibel und wirtschaftlich in die eigene Fertigung zu integrieren.

Was steckt eigentlich hinter dem Begriff der Risikobeurteilung?

Jede Maschine, die in Europa betrieben werden soll, muss die Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG erfüllen. Um eine dafür notwendigen CE-Kennzeichnung zu bekommen, ist immer auch eine Risikobeurteilung durchzuführen. Hierbei werden alle möglichen Gefahren, die von einer MRK-Applikation ausgehen könnten, identifiziert und betrachtet. Sofern die Anwendung noch nicht als sicher eingeschätzt wird, greifen ergänzende Maßnahmen zur Risikominderung. Das kann zum Beispiel eine zusätzliche Schutzvorrichtung sein. Entscheidend ist dabei, dass nicht nur der alleinstehende Roboterarm betrachtet wird, sondern das gesamte System inklusive Greifer und Werkstück.

Wie kann ich als Anwender überhaupt wissen, ob der Roboter im laufenden Betrieb auf mich Rücksicht nimmt?

Grundsätzlich kann sich der Anwender getrost auf die Impulsbegrenzung sowie die Kraft- und Leistungsbegrenzung unserer Cobots verlassen. Sollte es dennoch unerwartet zu einer Kollision mit dem Menschen kommen, stoppen diese Sicherheitsfunktionen den Roboter beziehungsweise reduzieren die maximal auftretenden Kräfte und Drücke. Je nach Anwendungsszenario können zusätzliche, externe Hilfsmittel eingesetzt werden, um dem Cobot zu signalisieren, dass er Rücksicht auf den Mitarbeiter nehmen soll. So kann er zum Beispiel über ein Sicherheitslichtgitter überwacht werden, das ihn in einen reduzierten Modus schaltet, sobald eine Person in seinen Arbeitsbereich eintritt.


Pflicht-Termin für Automatisierer

Am 6. Februar 2019 steigt der 8. Robotics Kongress in der Robotation Academy auf dem Hannoveraner Messegelände. Als Sponsor mit an Bord ist auch der Roboterhersteller Universal Robots.

Zwei Themenblöcke werden die Veranstaltung prägen: Sensorik & Vision sowie MRK & Safety. Das erste Thema haben wir ganz bewusst gewählt, denn erst Sensoren geben dem Roboter beim Greifen das nötige Feingefühl und ermöglichen zugleich weitere Arbeitsschritte wie eine Qualitätssicherung oder Freiraumprüfung. Zusammen mit einem Vision-System kann der stählerne Werker seine Umgebung analysieren, auf unvorhersehbare Ereignisse reagieren und Gefahrsituationen zuverlässig erkennen.

Das zweite Thema MRK & Safety ist dem aktuellen Hype geschuldet, der derzeit die Automatisierungsbranche beherrscht: Die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine (Mensch-Roboter-Kollaboration, kurz MRK) sowie den dabei unverzichtbaren Sicherheitsstandards. Es gibt dabei verschiedene Systeme, die für die nötige „Safety“ sorgen. Allen aber ist gemein, dass die klassischen Einhausungen und Sicherheitszäune überflüssig sind. Eine allgemein gültige Patentlösung gibt es allerdings nicht. Erfordert die Interaktion zwischen Mensch und Roboter doch häufig neue Techniken und individuelle Lösungsansätze. Nur ein umfassendes Sicherheitskonzept mit smarten Komponenten minimiert die Gefahren. Das gilt besonders, wenn immer stärkere Roboter in die MRK Einzug halten, um zusammen mit dem Werker im wahrsten Sinne des Wortes schwere Aufgaben zu stemmen.

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