Handhabungstechnik

Hand in Hand

Mensch und Roboter arbeiten zusammen
Kobot – noch so ein Modewort? Neue Produkte und neue Techniken benötigen Namen, so auch der kooperierende (oder kolaborierende, das heißt zusammenarbeitende) Roboter. Das ist eine Kombination aus einem klassischen Roboter und einem Hand geführten Manipulator. Schmidt Handling aus Freiberg am Neckar – ein Vorreiter bei der Entwicklung moderner Handhabungsgeräte – stellt eine Lösung vor, die mittlerweile Marktreife erlangt hat.

Wenn es gilt Produkte umzusetzen, richtet sich die Entscheidung, ob ein Roboter oder ein von Hand geführter Manipulator zum Einsatz kommen soll, nach verschiedenen Gesichtspunkten. Ein Roboter kann bestimmte Tätigkeiten mit hoher Geschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit durchführen. Er wird nicht krank und braucht keinen Urlaub. Andererseits bedarf es besonderer Fachkräfte, ihn bei einem Ausfall wieder in Gang zu setzen und neue Aufgaben beizubringen. In Bereichen, in denen der Roboter arbeitet, darf sich aus Sicherheitsgründen kein Mensch aufhalten. Deshalb hat der Roboter sein eigenes Feld, das mit Sicherheitstechnik gegen Zutritt gesichert ist.

Beim Manipulator ist das anders. Der Mensch ist zwingend notwendig, um mit ihm zusammen zu arbeiten. Der Manipulator übernimmt die Tragkraft für den Menschen, dieser führt ihn vom Aufnahme- zum Abgabeplatz und steuert die Greif- und Drehbewegungen. Er wurde als Arbeitshilfe für zuvor rein manuelle Arbeitsplätze entwickelt und ist hoch flexibel. Steht zum Beispiel das Produkt nicht exakt auf dem vorgesehen Platz, kann das der Bediener ausgleichen. Im Arbeitsbereich des Manipulators werden üblicherweise noch weitere Arbeiten vom Mitarbeiter durchgeführt. Eine typische Aufgabe, die sowohl von einem Roboter als auch mittels eines Manipulators realisiert werden kann, ist der Einbau eines Cockpitmoduls in der PKW-Endmontage.

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Von beiden Seiten wird in den letzen Jahren geforscht, um die jeweiligen Nachteile zu reduzieren oder gar aufzuheben. So gibt es Projekte, bei denen sich Roboter von Hand führen lassen und andere, bei denen Manipulatoren einer freiprogrammierbaren Bahn folgen. Der Lösungsansatz eines neuen Projektes ist, die Ergonomie von Manipulatoren weiter zu verbessern. Im Speziellen sollen die heute existenten Querverschiebekräfte des Manipulators verringert werden. Trotz moderner Balanciertechnik zur Reduzierung der Vertikalkräfte können die Querverschiebekräfte bei großen zu bewegenden Lasten noch zu erheblichen Beanspruchungen für die Mitarbeiter führen. Dabei gibt es drei Möglichkeiten die gewünschte Bewegung des Bedieners zu unterstützen. Allen Techniken gemeinsam ist eine Antriebskomponente, die die Kraft für die horizontale Bewegung aufbringt.

Drei Steuer-Möglichkeiten

Über Steuerelemente kann man eine gewünschte Richtung steuern. Diese Technik ist heute in vielen Hallenkrananlagen realisiert. Dort drückt man einen Taster für Rechts-/Linksfahrt des Krans und dieser folgt – teilweise mit stufenlos regulierbarer Geschwindigkeit – den Kommandos des Bedieners. Jeder, der selbst einmal einen Hallenkran bedient hat, kennt auch die Tücken dieser Technik: Die Bedienbirne ist frei an einem Seil aufgehängt und die darauf befindlichen Tasten sind für den Benutzer – trotz der Bewegungspfeile – nicht einfach den jeweiligen Bewegungen zuzuordnen. (So kommt es durchaus vor, dass der Kran zuerst nach rechts fährt, obwohl man doch links verfahren wollte.) Einfacher geht das mit einer Nachlaufsteuerung. Der Bediener bewegt den Manipulator in die gewünschte Richtung. Die Steuerung erkennt das und unterstützt die Bewegung durch Zuschalten des Antriebs. Auch hier ist ein sanftes, stufenloses Verfahren möglich. Was bleibt, sind die Kräfte am Start der Bewegung (Initialweg), um dem Manipulator die Richtung vorzugeben. Als dritte Möglichkeit kann direkt die Handkraft des Bedieners am Manipulator aufgenommen und der Antrieb entsprechend gesteuert werden. Eine elegante und dabei technisch sehr anspruchsvolle Lösung. Alle aufgezeigten Methoden versprechen eine weitere Verbesserung der heutigen Situation und werden den Manipulatoren weitere Arbeitsbereiche erschließen. (gm)

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