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Seit 2013 entwickelt Artiminds Softwarelösungen für sensorbasierte Roboteranwendungen. Das Unternehmen aus Karlsruhe unterstützt Kunden von der Planung über die Inbetriebnahme bis hin zur Überwachung anspruchsvoller Roboterprojekte mit Kraftregelung, Bildverarbeitung und SPS-Kommunikation. Industrieroboter sollen kosteneffizient integrierbar und intuitiv programmierbar und bedienbar sein, damit Arbeitsabläufe sich leicht standardisieren lassen und kontinuierlich optimiert werden können. Auch dort, wo dies bisher aufgrund der Komplexität der Aufgaben nicht oder nur schwer möglich war.
Als Beispiel dient hier die Automobil-Fertigungsstraße. Dort werden täglich zahlreiche Bauteile auf Werkstückträgern entlang einer Förderlinie transportiert und diverse Montageaufgaben durchgeführt. Am Ende der Fertigungslinie erfolgt die End-of-Line-Prüfung, die Qualitätskontrolle der gefertigten Produkte. Teil einer solchen Prüfung kann beispielsweise das Kontaktieren von Elektronikkomponenten mit einem Prüfkabel sein. Eine Aufgabe, die aufgrund der hohen Passgenauigkeit der Bauteile viel Präzision erfordert, gleichzeitig aber auch monoton ist.
Um qualifizierte Arbeitskräfte für sinnvollere Aufgaben einsetzen zu können und gleichzeitig die Produktivität beim Montieren zu steigern, lohnt der Einsatz eines Roboters. Das Problem ist aber, dass die Bauteile und Werkstückträger unterschiedliche Toleranzen aufweisen, die ausgeglichen werden müssen. Mithilfe der Softwarelösungen von Artiminds kann ein Roboter den selbstoptimierenden Toleranzausgleich pro spezifischem Bauteil- oder Werkstückträger autonom erlernen – und so automatisch die Anfahrposition und Taktzeit optimieren, um die Toleranzunterschiede zu kompensieren. Dadurch eröffnen sich in der Montage – aber auch darüber hinaus – ganz neue Aufgaben, die von feinfühligen Roboterhänden erledigt werden können. „Statt Tausende von Euros in einzelne Peripherien wie komplexe Greifer zu investieren, halten wir es für zielführender, intelligente Technologien in einer Software zu bündeln, die sich an fast alle Industrieroboter und Peripheriesysteme anbinden lässt“, sagt Christopher Brian Abel, Business Development Manager bei Artiminds.
Leitungsführung mit 3D-Energiekette
Damit Anwender von der intelligenten Software profitieren können, braucht es jedoch auch eine passende Hardware, die dem Industrieroboter ermöglicht, zuverlässig dynamische Aufgaben im Dauereinsatz zu erledigen. Dabei ist vor allem eines wichtig: eine sichere Führung der Roboterleitungen. Wenn viele Endeffektoren im Einsatz sind, müssen die Kabel gut geschützt werden, damit es nicht zu unnötigen Ausfällen kommt. „Als es darum ging, die passende Leitungsführung für unsere Anwendung zu finden, sind wir schnell auf die Triflex R gestoßen. Igus war uns als Anbieter langlebiger und wartungsarmer Energieketten bereits bekannt. Und ein alternatives Produkt, das den hohen Anforderungen unserer Anwendung gerecht wurde, gab es nicht“, erklärt Stefan Fuß, Team Leader Automation Engineering bei Artiminds.
Die Triflex R ist speziell für anspruchsvolle Mehrachs-Roboter-Anwendungen in rauen, industriellen Umgebungen entwickelt worden. Durch die Kombination der Flexibilität eines Schlauches mit der Stabilität einer Energiekette, sorgt die runde Triflex R für eine sichere Leitungsführung. „Bei komplexen Bewegungen und konstanter Belastung durch Zug und Torsion reißt ein Kabel gerne mal ab. Gerade der Kraft-Momenten-Sensor, den wir verwenden, wird einer sehr hohen Belastung ausgesetzt. Da hilft eine flexible Leitungsführung und eine gute Zugentlastung – somit bot sich die Triflex R Energiekette von Igus als optimale Lösung an“, ergänzt Fuß.
Spezielles Prinzip im Einsatz
Die hohe Tordierbarkeit und Zugkraftaufnahme verhindern, dass teure Roboterleitungen überbeansprucht werden, wodurch sich deren Lebensdauer und auch die Betriebssicherheit der Anwendung erhöhen. Die hohe Zugfestigkeit der Triflex R wird über das sogenannte „Trailer-Prinzip“ erreicht. Das bedeutet, dass die einzelnen Elemente nicht durch Stahlseile oder ähnliches verbunden sind, sondern durch ein Kugel-Pfannen-Prinzip wie bei einer Anhängerkupplung. Das sorgt auch für eine einfache Montage. Die runde E-Kette gibt es auch mit silikonfreiem Klettband, was insbesondere für Anwendungen in der Automobilbranche einen zusätzlichen Mehrwert bietet, da bei hoher Hitze oder bei Lackierprozessen silikonfrei gearbeitet werden sollte.
Für eine besonders langlebige Lösung hat Igus auch Roboterleitungen im Programm. Sowohl E-Ketten als auch Leitungen werden bei Igus vorab eingehend geprüft. Auf Basis zahlreicher Tests im hauseigenen Labor werden Daten gesammelt, die eine Aussage über die Lebensdauer des Produkts ermöglichen. Dadurch kann Igus bis zu 36 Monate Garantie für seine E-Ketten und Chainflex Leitungen vergeben. Mit dem E-Ketten Roboterausstattungskonfigurator können Anwender in nur wenigen Schritten eine geeignete Komplettausstattung für ihren Roboter konfigurieren.
Intuitive Programmierung nach dem Drag & Drop-Prinzip
Die richtige Hardware ist Grundvoraussetzung dafür, dass ein Industrieroboter dauerhaft und zuverlässig einsatzbereit ist. Damit der Roboter auch weiß, was er zu tun hat, das heißt welche Punkte er anfahren soll und mit welcher Geschwindig- und Genauigkeit, benötigt er jedoch ein Programm. Der generell hohe Aufwand bei der Programmierung und Inbetriebnahme robotergestützter Montageprozesse stellt viele Unternehmen vor eine große Herausforderung. Die meisten Robotersteuerungen enthalten eine komplexe Programmierumgebung auf Basis der herstellerspezifischen Programmiersprache. Dank der intelligenten Software von Artiminds geht das auch einfacher.
Mit der Artiminds Robot Programming Suite (RPS) können mit wenigen Handgriffen und herstellerunabhängig komplexe Roboterprogramme in einer grafischen Benutzeroberfläche mit vorgefertigten Templates und 3D-Simulationsumgebung erstellt werden. Anwender müssen dafür keine einzige Zeile Robotercode schreiben. Dieser wird automatisch von der Software in der jeweiligen Programmiersprache des Roboterherstellers generiert. Somit dient die Software als universeller „Übersetzer“ für jede Programmiersprache.
Durch die bereits integrierten Schnittstellen und den No-Code-Programming-Ansatz lässt sich die Software auch ganz einfach an verschiedenste Peripheriesysteme anbinden. Für besonders feinfühlige Aufgaben kommt zum Beispiel ein Sensor für die Kraft-Momenten-Messung zum Einsatz – ein Prozess, für den viele Tausend Zeilen Code geschrieben werden müssten. Mithilfe intelligenter Algorithmen in der Artiminds Software können auch kraftsensitive Prozesse wie Klipsen, Schrauben und Stecken mittels Drag & Drop von vordefinierten Programmbausteinen einfach und schnell ausgeführt werden.
Wenn Roboter autonom lernen
Ist die Roboteranwendung einmal in Betrieb genommen, fallen viele Prozessdaten an, die dank der komplementären Softwarelösung Artiminds Learning & Analytics for Robots (LAR) ohne zusätzlichen Programmieraufwand aufgezeichnet, gespeichert und für die Überwachung sowie Analysen genutzt werden können. Um Prozesse hinsichtlich Zykluszeit und Genauigkeit zu optimieren, muss der Roboterbetrieb gewöhnlich unterbrochen und Teachpunkte händisch nachjustiert werden, bis der gesamte Arbeitszyklus einmal durchlaufen ist.
„Mit unserer LAR-Software und den gesammelten Daten wie Kraft-Momenten-Messungen, Bildverarbeitungsergebnisse oder Fehlercodes ermöglichen wir eine vollautomatische Prozessoptimierung. Der Roboter erkennt mittels Kraft-Momenten-Sensor Produkttoleranzen und kann sich mithilfe der Software alle Informationen merken. Dadurch findet er automatisch die exakten Positionen, das heißt den optimalen Teachpunkt, um Toleranzen durch unterschiedliche Werkstückträger oder Bauteile auszugleichen“, erklärt Christopher Brian Abel. „Dank der guten Zusammenarbeit mit Igus haben wir nun auch die optimale Hardware-Ergänzung für unsere Software gefunden. Somit bieten wir Anwendern eine Lösung, die es möglich macht, dass Industrieroboter autonom lernen, ihre Positionierung optimieren und selbst sensibelste Aufgaben mit „Fingerspitzengefühl“ erledigen – ohne sich Gedanken um Programmierung oder eine sichere Leitungsführung machen zu müssen.“
