Roboterarm, Bild: Universal Robots

Die Arbeitsschritte der Roboterarme von Universal Robots können intuitiv über einen Touchscreen definiert werden. Bild: Universal Robots

Der Begriff Mensch-Roboter-Kollaboration rückt in den Fokus. Kostengünstige und einfach zu bedienende Leichtbauroboter erweitern, neben den schwerfälligen und teuren Industrierobotern, das Feld der Automatisierung. Sie lassen sich schneller in den bestehenden Produktionsprozess integrieren. So etwa die kollaborierenden Roboter von Universal Robots: Sie können nach erfolgreich abgeschlossener Risikoanalyse zumeist ohne oder nur mit minimalen Schutzvorrichtungen betrieben werden und als Produktionsassistent direkt neben dem Menschen arbeiten und nehmen diesem so monotone und sich ständig wiederholende Aufgaben einfach ab.

Roboter haben in den 80er Jahren Produktionsprozesse revolutioniert. Mittlerweile hat nahezu jedes produzierende Unternehmen das Potenzial von Robotik erkannt. Denn sie erleichtern viele Aufgaben und machen Prozesse effizienter. Aufgrund einer steigenden Variantenvielfalt bei Produkten, immer kürzeren Produktlebenszyklen und kleineren Losgrößen, stießen viele Roboterlösungen jedoch in den letzten Jahren an ihre Grenzen: Sie waren zu schwer und zu kompliziert, um schnell umprogrammiert werden zu können oder um von einem Arbeitsplatz an einen anderen versetzt zu werden. Gerade für kleinere Betriebe waren Roboter aufgrund zu hoher Kosten und beengten Platzverhältnissen bisher keine realisierbare Lösung.

UR5-Roboter, Bild: Universal Robots
Der UR5-Roboter arbeitet beim spanischen Unternehmen SHAD direkt neben dem Menschen. Bild: Universal Robots

Roboter oder Mensch: Wer übernimmt welche Aufgaben?

UR10-Roboter, Bild: Universal Robots
Der UR10-Roboter im Einsatz bei Fries – ausgestattet mit einem Greifwerkzeug. Bild: Universal Robots

Viele Aufgaben werden daher heute noch oft manuell ausgeführt – zu Lasten der Effizienz, der Qualität, aber auch der Mitarbeiter. Denn wertvolle Fachkräfte führen in Zeiten des demografischen Wandels monotone und repetitive Aufgaben durch, anstatt durch anspruchsvolle Tätigkeiten einen größeren Mehrwert zu schaffen. Unternehmen sollten deshalb umdenken, auch um im internationalen Wettbewerb mithalten zu können. Für eine große Anzahl an Tätigkeiten müssen keine tonnenschweren Lasten bewegt werden. Die Hebekapazität von Leichtbaurobotern reicht für Montageprozesse, die Beschickung von Maschinen oder Pick-and-Place-Anwendungen in der Regel völlig aus. Dabei ist es aber nicht das Ziel, Arbeitsplätze durch Roboter überflüssig zu machen. Es geht vielmehr darum, ein Miteinander von Mensch und Maschine in einer intelligenten Fabrik zu schaffen.

Besonders entscheidend ist bei der Integration eines Roboters in den Produktionsprozess, dass Mensch und Roboter aufeinander abgestimmt sind. Das spanische Unternehmen NADSL ist ein Beispiel, für die erfolgreiche Umsetzung der Mensch-Roboter-Kollaboration. Der führende europäische Produzent von Originalzubehör für Motoradhersteller ist unter anderem bekannt für seine Top- und Seitenkoffer der Marke SHAD. Wie auch viele andere Unternehmen, hatte SHAD das Problem, dass gewisse Tätigkeiten sehr monoton abliefen und für den Mitarbeiter eher anspruchslos waren. Um sie zu entlasten, werden für einfache Schraubaufgaben deshalb heute UR5-Roboter eingesetzt. Die Mitarbeiter fungieren dabei unter anderem als Maschinenbediener, arbeiten also direkt neben dem Roboter.

In der ersten Phase der Inbetriebnahme wurden manuelle und automatisierte Aufgaben genau aufeinander abgestimmt. Roboter und Bediener schraubten dafür gleichzeitig dieselben Teile, um die Prozesse miteinander vergleichen zu können und die Kollaboration so zu optimieren. In der zweiten Phase konnte der Maschinenbediener dann die manuelle Vorbereitung, wie die Platzierung der Teile in der richtigen Linienposition, übernehmen, während der Roboter die eher repetitiven Arbeiten, etwa das Eindrehen der Schrauben durchführte.

Für eine einfache und schnelle Inbetriebnahme sind die Roboter von Universal Robots mit einem Teach-Verfahren ausgestattet. Bei diesem ergreift der Bediener einfach den Roboterarm und führt die erwünschten Bewegungen durch. Der Roboter speichert und übernimmt auf diese Weise die Wegpunkte und ist anschließend in der Lage die Bewegung selbst auszuführen. Möchte der Bediener die Position des Roboters nicht nur grob bestimmen, so ist zudem eine Programmierung über ein Touchscreen möglich. Mit diesem können Befehle, wie die genaue Höhe der Geschwindigkeit, bestimmt werden und die Bewegung kann mit Hilfe von Koordinatenangaben exakt ausgerichtet werden. Zudem ist es möglich bestimmte Bedingungen festzulegen. Der Roboter reagiert dann nur, wenn an der festgelegten Stelle beispielsweise eine Schraube liegt. Anschließend nimmt der Roboter diese auf und schraubt sie an der richtigen Stelle fest. Liegt keine Schraube an der dafür bestimmten Position, reagiert der Roboter auch nicht.