Mehrzweckroboter arbeiten Hand in Hand mit Bedienungspersonen
Die Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie steht gemeinsamen Herausforderungen gegenüber: zahlreiche eingegangene Aufträge und eine zunehmende Nachfrage nach Flexibilität, um den Marktanforderungen gerecht zu werden. Dieses Problem kennen wahrscheinlich viele von uns beim Bestellen eines Neufahrzeugs – wir wollen in einer langen Liste von Optionen „stöbern“, und wir können es kaum erwarten, dass der Händler uns anruft und mitteilt, dass unser nagelneues Auto soeben eingetroffen ist und abgeholt werden kann. In der Satellitenindustrie ist das nicht anders. Bislang hat diese Nachfrage nach mehr Produktivität und Flexibilität zu einer stärkeren Automatisierung von Produktionslinien geführt. Doch diese Automatisierung erreicht eine neue Dimension, wenn Roboter tatsächlich mit Menschen in einer gemeinsamen Arbeitsumgebung zusammenarbeiten können. Das H2020-Projekt ColRobot (Collaborative Robotics for Assembly and Kitting in Smart Manufacturing) investierte die vergangenen drei Jahre in die Arbeit an einem integrierten kollaborativen Robotersystem. Die Technologie besteht aus einem mobilen Manipulator, der als „dritte Hand“ für Arbeitskräfte an der Produktionslinie fungiert: Er kann sich autonom im Umkreis der Fabrik bewegen, nach Teilen oder Werkzeugen suchen und diese übergeben oder halten, während die Bedienungsperson einer anderen Aufgabe nachgeht. Zwei Versionen für Endanwender Die Lösung wurde in zwei Versionen fertiggestellt: eine für Renault und eine für Thales Alenia Space (TAS). Renault verwendet den Roboter, um unergonomische Abläufe von Montageaufgaben abzuschaffen, während TAS den Roboter zur Automatisierung von weniger anspruchsvollen Aufgaben nutzt, damit sich der Mensch auf Aufgaben fokussieren kann, die besondere Fachkenntnisse oder Aufmerksamkeit voraussetzen. „Was Thales Alenia Space anbelangt, unterstützt ColRobot Bedienungspersonen erheblich bei der Vorbereitung von Scheiben- und Schraubensätzen für Satellitenmontagevorgänge, bei der Bereitstellung von Montagesätzen direkt im Montagebereich und als dritte Hand, die der Bedienungsperson bei der Installation von Satellitenausrüstung assistiert“, sagt Projektkoordinator Prof. Olivier Gibaru. „Renault hingegen wird von ColRobot dahingehend profitieren, dass er sich in einen Lieferwagen begibt, um Aufgaben wie zum Beispiel Anzieh- oder Qualitätsprüfungen durchzuführen, damit Bedienungspersonen weniger oder sogar überhaupt keinen schlechten ergonomischen Bedingungen ausgesetzt sind.“ Weitere erreichte Meilensteine Die Tatsache, dass sich ColRobot mit einer Bedienungsperson in einen Lieferwagen begeben und darin bewegen kann, um gemeinsam Montagevorgänge auszuführen, zählt zu den vielleicht wichtigsten Leistungen des Projekts. Doch es gibt noch weitere. Hierzu zählt unter anderem ein tragbares System zur Erfassung biometrischer Signale, das von Technaid entwickelt wurde und Bewegungen, Ausrichtung und Position der Arme, Hände und Finger von Bedienungspersonen erkennt, und diese Signale an den Roboter übermittelt, um die Kommunikationsfähigkeiten zu verbessern. Das Konsortiumsmitglied AKEO+ wiederum entwickelte einen vielseitigen und flexiblen Greifer mit drei Fingern und Krafterkennung, der das Erfassen und Aufnehmen von Objekten unterschiedlicher Größe und Form ermöglicht. Dank eines eingebetteten intelligenten Sensors kann der Greifer auch Teile präzise bestimmen, lokalisieren und isolieren. Nicht zuletzt ergänzte das Fraunhofer IFF das System um Maschinenlerntechniken, um die Anwesenheit von Menschen in der Nähe des Roboters zu erkennen und mitzuteilen, wenn Menschen ihm zu nahe kommen. „Das Feedback war sehr positiv“ so Prof. Gibaru. „Renault hatte nicht erwartet, dass ein mobiler Roboter in der Lage wäre, innerhalb eines Lieferwagens zu fahren, während die TAS-Bedienungspersonen von der generellen Leistung des Systems beeindruckt waren.“ TRL7 und darüber hinaus ColRobot hat mittlerweile Technologiereifegrad 7 (TRL7) erreicht. Doch Prof. Gibaru erklärt, dass zwei bis drei weitere Entwicklungsjahre erforderlich seien, damit das Konsortium ein einsetzbares Produkt anbieten könne. „Die Kosten der Lösung sind im Hinblick auf die Hardware und Software noch sehr hoch, und es ist erforderlich, Anpassungen und Modifikationen am Demonstrator vorzunehmen, bevor wir einen industriellen Einsatz erwägen können.“ Unterdessen denken Thales Alenia Space und Renault bereits über die Integration der ColRobot-Lösungen in neue industrielle Anwendungsbereiche nach.
Schlüsselbegriffe
ColRobot, kollaboratives Robotersystem, Automobil, Renault, Luft- und Raumfahrt, Thales Alenia Space, Satellitenmontage, Greifer, Krafterkennung