Mobile Roboter in der Produktion

Mobile Roboter bewegen sich selbstständig durch Werkhallen, transportieren Waren oder Werkstücke und modernisieren so die logistischen Abläufe in der Produktion. In der Roboterproduktion bei Kuka ist dieses Szenario schon Realität: Dort kommissioniert der KMR iiwa Kisten mit Material und liefert diese bedarfsgerecht an die Produktionslinie. Dabei teilt er sich seine Fahrstrecke und den Bereich der Regale mit Routenzügen und Werkern. Entsprechend dem Industrie-4.0-Konzept wird über ERP-Systeme von Kuka und dessen Zulieferern neues Material automatisiert geordert und dann vom KMR iiwa vollkommen autonom an die Arbeitsstationen verteilt. Im Fokus steht dabei aber nicht nur die eigene Roboterproduktion.

„Die Einsatzmöglichkeiten des KMR iiwa sind sehr vielfältig“, sagt Peter Gmeiner, Industrial Business Development Mobile Robotik bei Kuka. „Sie reichen von Hol- und Bringdiensten über den Einsatz in der Fertigung von kleinen Stückzahlen an mehreren Arbeitsstationen bis hin zu komplexen, flexibel gestaltbaren Fertigungsabläufen in der Automobil- und Elektronikindustrie. Auch in der Qualitätssicherung leistet die Kombination aus der Sensitivität des LBR iiwa und der Mobilität des KMR iiwa wertvolle Dienste.“

Kuka setzt bereits seit mehreren Jahren erfolgreich Lösungen von Sick in der Schwerlastplattform OmniMove ein. Diese Fahrzeuge können bis zu 90 Tonnen bewegen und basieren auf dem Zusammenspiel des Sicherheits-Laserscanners S3000 von Sick mit der Navigationssoftware von Kuka. Die optimale Technologie, entsprechendes Applikations-Know-how und ein enger Austausch spielten auch bei der Entwicklung des KMR iiwa eine entscheidende Rolle: Hier kommen zwei kompaktere Sicherheits-Laserscanner S300 zum Einsatz. Sie sorgen dank des Scanwinkels von 270° für eine vollständige Rundumüberwachung.

Gerade bei kompakten, mobilen Robotern sind mehrere, flexibel konfigurierbare Schutzfelder notwendig. Die 16 frei konfigurierbaren Schutzfelder des S300 passen sich flexibel an unterschiedliche Fahr- und Umgebungssituationen an. Eine weitere Anforderung in der mobilen Robotik ist, dass die Fahrzeuge möglichst kompakt und robust gestaltet sind. Zudem spielt der Energieverbrauch der Komponenten eine Rolle. Auch hier bringt der S300 aufgrund seiner kleinen Baugröße die entsprechenden technischen Voraussetzungen mit.

Wie erhält der KMR iiwa seine Steuersignale für das Anfahren einer Position, wie funktioniert die autonome Navigation? Hier nutzt die Navigationssoftware unter anderem die Daten des Sicherheits- Laserscanners von Sick. Damit liefert der S300 mehr als eine reine Absicherung. „Die Navigationssoftware wertet permanent die Abstandsmessungen des Sicherheits-Laserscanners aus, erzeugt damit eine Art „Karte“ der Umgebung und ermittelt die Position des KMR iiwa innerhalb dieser Koordinaten,“ erklärt Klaus Mattuschat, Teamleiter Omni- Move, Mobile Robotik von Kuka.

Permanent wiederkehrende Objekte wie Säulen in der Halle oder feststehende Anlagenteile werden zu festgelegten Referenzen. Bewegliche oder sich dynamisch verändernde Objekte werden dagegen „ausgeblendet“. Generell bewegt sich der KMR iiwa entweder entlang von definierten Pfaden von Knotenpunkt zu Knotenpunkt oder er navigiert frei. Dabei weicht er Objekten, die sich in seinem Weg befinden, selbstständig aus.

Eine der großen Herausforderungen in der mobilen Robotik ist die Auslegung der Systeme unter Berücksichtigung der relevanten Normenlage. So ist etwa die Norm EN ISO 10218 Teile 1 und 2 bei der Auslegung von Roboteranwendungen zu beachten. Ferner kommen gerade bei kollaborierenden Systemen die technischen Spezifikationen der ISO/ TS15066 dazu.
Neben der Systemauslegung ist außerdem für jede Applikation des KMR iiwa eine individuelle Risikobeurteilung gemäß EN ISO 12100 durchzuführen. Bei dieser Gesamtrisikoanalyse arbeitet Roboterhersteller Kuka eng mit Kunden und Systemintegratoren zusammen.

Im Sinne der intelligenten Fabrik müssen sich einzelne Elemente innerhalb der Produktion miteinander vernetzen. Die Voraussetzung dafür sind zuverlässige Daten, wie sie von Sensoren erfasst, ausgewertet und übermittelt werden. Die Transparenz dieser verfügbaren Daten – über die gesamte Produktions- und Logistikkette hinweg – spielt dabei eine entscheidende Rolle. Neben der Vernetzung der Datenwelt sind aber gerade in einer automatisierten und vernetzten Produktion mobile Systeme wie der KMR iiwa als Bindeglied zwischen einzelnen Arbeitsschritten notwendig. Eine neue Form der Mobilität, die auch auf innovative Lösungen bei der Absicherung von Mensch und Material baut.