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A Reconfigurable robot workCell for fast set-up of automated assembly processes in SMEs

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Montagearbeiten werden dank Roboterarbeitsplatz der nächsten Generation schneller, genauer und ökonomischer

Obwohl Industrieroboter komplexe, sich wiederholende Aufgaben effizienter, zuverlässiger und präziser ausführen als Menschen, zögern KMU aufgrund der Komplexität und den hohen Kosten für Einrichtung und Wartung, sie einzusetzen. Eine EU-Initiative hat diese Hürden mit einer hypermodernen Roboterarbeitszelle überwunden.

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Die Einrichtung robotergestützter Produktionsprozesse erfordert Expertenwissen. Es erfordert außerdem beträchtlich viel Zeit für Konfiguration, Programmierung, Tests und Feineinstellung, was für KMU alles mit hohen Kosten verbunden ist. Insgesamt ist die Roboterautomatisierung für KMU wirtschaftlich nicht realisierbar, insbesondere bei kleinen Losgrößen. Schnelle, sich selbst anpassende und kostengünstige automatisierte Montageprozesse Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ReconCell wurde eine Arbeitszelle speziell für den Bedarf von KMU entwickelt, um Einricht- und Wartungszeiten erheblich zu verkürzen. „Diese hochmoderne Arbeitszelle macht Roboterlösungen kommerziell rentabel, auch bei kleinen Losgrößen von teilweise rund 1 000 Einheiten“, sagt Koordinator Ales Ude. Die Arbeitszelle ist in der Lage, autonom Teile von einer Ablage oder einem Förderband zu ergreifen, sie in rekonfigurierbare Vorrichtungen zu legen, die sich an die spezielle Geometrie des Werkstücks anpassen, und sie während des Montageprozesses in einer präzisen Position zu halten. Im Rahmen der modularen Entwicklungsphase für Software und Hardware haben die Projektpartner mehrere Innovationen eingeführt. Rekonfigurierbare Vorrichtungen (Hexapode) mit pneumatischen Bremsen erhöhen die Flexibilität für Montageprozesse in Robotikarbeitszellen. Sie entwickelten neuartige Methoden zur Programmierung von Robotermontageanwendungen auf der Grundlage der kinästhetischen Lehre, bei denen menschliche Arbeitskräfte den Roboter mit ihren eigenen Händen durch die gewünschte Aufgabe führen, statt die Aufgabe manuell zu programmieren. Das entwickelte Steuerungssystem der Arbeitszelle basiert auf ROS-Roboter-Middleware, die das modulare Systemdesign voll unterstützt, einschließlich der Kommunikation zwischen allen Elementen der Arbeitszelle. Autonome Roboterarbeitszelle für große und kleine Produktionslinien Eine Reihe von Experimenten zur automatisierten Robotermontage, die von KMU aus fünf europäischen Ländern bereitgestellt wurden, zeigten die Machbarkeit der automatisierten Robotermontage in diesen Unternehmen. ReconCell demonstrierte, dass Roboterzellen automatisch rekonfiguriert werden können, ohne viele aktive Hardwareteile wie Motoren und Sensoren einzusetzen. Durch die Ausstattung der Bausteine der Arbeitszelle mit passiv beweglichen Teilen kann der Roboter mithilfe seiner eigenen Manipulationsfunktionen seinen Arbeitsbereich automatisch von einem Produktionsprozess zum anderen neu zu konfigurieren. Passiv rekonfigurierbare Hardware ist viel günstiger als Hardware mit aktiven Komponenten. Außerdem zeigte das Team von ReconCell, dass neue Technologien, wie zum Beispiel 3D-Drucken, erheblich zur erfolgreichen Implementierung von Robotermontageanwendungen beitragen können. Durch 3D-Drucken können Prototypen von Greifern, Vorrichtungen und anderen für die Montage erforderlichen Werkzeugen schnell erstellt werden. Auf diese Art können aufgabenspezifische Hardware-Lösungen schnell entwickelt werden, was die Programmierung von Montageaufgaben viel schneller und einfacher macht, als wenn Hardware-Lösungen für allgemeine Zwecke eingesetzt werden. Die Kommerzialisierungsbemühungen sind in vollem Gange. Für den Hexapod, die Komponente der Arbeitszelle, wurde ein Spin-out-Unternehmen namens FlexHex gegründet. Das Konsortium prüft auch andere Investitions- und Finanzierungsmöglichkeiten für die Kommerzialisierung der gesamten Arbeitszelle. „Die technologischen Vorteile von ReconCell zeigen, dass Fertigungsunternehmen mit für KMU typischen Montageverfahren ihre Produktivität beträchtlich steigern und ihre Produktionskosten verringern können. Außerdem können sie wettbewerbsfähiger werden, indem sie eine einfach zu nutzende, rekonfigurierbare und neu programmierbare Arbeitszelle einführen“, so Ude abschließend. „Mit der Einführung einer neuen Generation von Roboterarbeitszellen für die europäische KMU-Fertigungsindustrie wird die Anzahl der KMU, die in ihrer Produktion Roboterlösungen nutzen können, zunehmen.“

Schlüsselbegriffe

ReconCell, Roboter, KMU, Robotermontage, Produktionsprozess, Roboterarbeitszelle, Robotikarbeitszelle

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26 Januar 2021