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Kollaboration - Flüssige Zusammenarbeit ist das Ziel

Basisseminar RWTH AachenSo läuft's zwischen Mensch und Maschine

RWTH Aachen Basisseminar

Im Basisseminar „Mensch-Roboter-Kollaboration“ des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen sollen Grundlagen im Bereich Mensch-Roboter-Kollaboration vermittelt werden, außerdem wird analysiert, welcher Roboter zu welchem Anwendungsfall passt.

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KollaborationFlüssige Zusammenarbeit ist das Ziel

Kollaborative Roboter im praktischen Einsatz. Der Automobilzulieferer Continental erforscht die Einsatzmöglichkeiten kollaborativer Leichtbau-Roboter.

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Anna Heuberger

Leichtbauroboter mischen sich bei Continental in Regensburg jetzt erstmals unter die Belegschaft: In seinem Competence Center Robotics erprobt der Automobilzulieferer den Einsatz von kollaborativen Robotern, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten. Dabei kooperiert Continental mit der Regensburg Robotics Research Unit (RRRU) der OTH Regensburg, die das Projekt wissenschaftlich begleitet. Zwei weitere Robotics-Kompetenzzentren hat das Unternehmen in Südkorea und den USA eingerichtet. Regensburg ist mit rund 7.500 Mitarbeitern einer der weltweit größten Continental-Standorte. „Bei der Produktion von elektronischen Systemen und Komponenten ist der Einsatz von kollaborativen Leichtbaurobotern in vielen Bereichen denkbar. Damit eröffnen sich ganz neue Chancen, unsere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu entlasten“, sagt Thomas Ebenhöch, Standort- und Werkleiter von Continental in Regensburg. „Denn im direkten Zusammenwirken kann der Roboter eintönige oder körperlich anstrengende Teile des Arbeitsablaufs übernehmen und damit den Arbeitsprozess für den Menschen ergonomischer gestalten. Das ist auch angesichts des demografischen Wandels und des höheren Renteneintrittsalters ein wichtiger Aspekt. Durch den Wegfall der wenig anspruchsvollen, automatisierbaren Tätigkeiten ist zudem die fachliche Kompetenz unserer Mitarbeiter noch stärker gefragt. Höchste Priorität hat bei der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter natürlich die Sicherheit. Um diese zu gewährleisten, ist neben den OTH-Experten auch die Berufsgenossenschaft in die Arbeit unseres Testzentrums eingebunden.“

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Roboter stoppt bei Berührung
Anna Heuberger arbeitet schon seit einigen Monaten mit einem der drei leichten, multifunktionalen Roboter zusammen, die zurzeit bei Continental getestet werden. Sicherheitsbedenken hat die 59-Jährige bei ihrem Kollegen „Robi“ nicht. Dessen Arbeitsplatz ist durch eine Lichtschranke begrenzt. Innerhalb dieses Bereichs arbeitet er wie ein Standard-Industrieroboter. Der entscheidende Unterschied ist aber, dass der Roboter-Arm durch die Lichtschranke nach „draußen“ greifen kann, um zum Beispiel ein Bauteil dort wegzunehmen, wo Heuberger es hingelegt hat. In diesem so genannten Kollaborationsbereich bewegt sich der Roboter deutlich langsamer – und bei Berührung geht er sofort in Ruhestellung.

Bisher musste Anna Heuberger, die in der Endmontage von Bordnetz-Steuergeräten tätig ist, viele Arbeitsschritte allein erledigen: Das Gehäuse des Steuergeräts in eine Nietanlage legen, das verdeckelte Bauteil von dort entnehmen, es auf der gegenüberliegenden Seite in die Test- und Beschriftungsanlage einlegen, dort ein fertiges Gerät entnehmen und es wiederum auf der gegenüberliegenden Seite scannen und danach verpacken. Als Problem empfand sie vor allem die langen Wege: „Die waren zeitraubend, und man drehte sich ständig im Kreis.“ Diese 180-Grad-Drehungen übernimmt jetzt „Robi“. Sein Einsatz startet mit der Entnahme des verdeckelten Bauteils, das er in die Testanlage legt, auf dem Rückweg nimmt er ein fertiges Steuergerät mit und bereitet es zum Scannen vor. Heuberger kann sich jetzt darauf konzentrieren, das Gehäuse einzusetzen und später das Scannen und Verpacken zu erledigen. „Ich bewege mich nur noch zwischen zwei Arbeitsplätzen. Den Rest macht mein Kollege automatisch.“ Außerdem werden Fehler vermieden. Der Roboter gibt ein zweites Teil erst aus, wenn das erste gescannt wurde.

Kollaboration: Flüssige Zusammenarbeit ist das Ziel

Bestenfalls fällt der Roboter gar nicht mehr auf
Zum Einsatz kommen serienmäßige Leichtroboter, deren Stärken und Schwächen in realen Produktionssituationen analysiert werden. „Diese Informationen sind für uns äußerst wertvoll“, sagt Prof. Dr.-Ing. Thomas Schlegl, Wissenschaftlicher Leiter der Regensburg Robotics Research Unit. „Denn wir haben zwar die wissenschaftlichen Erkenntnisse, aber den Bedarf der Praxis kennen wir natürlich nie so genau wie ein Unternehmen.“ Aus Sicht der Forschung seien die kollaborativen Roboter, die jetzt in Regensburg getestet würden, die erste Stufe. In Zukunft würden sich deren Fähigkeiten noch deutlich erweitern. „Was die Wissenschaft heute anstrebt, ist ein flüssiges Zusammenarbeiten von Mensch und Roboter – im Idealfall fällt dem Menschen gar nicht mehr besonders auf, dass sein Gegenüber ein Roboter ist.“

Auf dem Weg zu diesem Ziel gebe es zwei zentrale Herausforderungen. „Zum einen muss die Sicherheitsfunktionalität möglichst weitgehend in die Robotersysteme integriert werden“, so Schlegl. Der Roboter werde es mehr und mehr lernen, vorauszuschauen. Während er derzeit zur Vermeidung von Gefahren einfach seine Bewegung stoppt, werde er Dinge, die in seinen Aktionsradius gelangen, künftig früher erkennen und flexibel reagieren. Im näheren Umfeld durch Ultraschall- und Infrarot-Sensoren, in weiterer Entfernung voraussichtlich durch Kamerasysteme. Äußere Begrenzungen wie Lichtschranken werden dann im Idealfall nicht mehr nötig sein.

Der Roboter muss das Mitdenken lernen
Die zweite große Herausforderung sei es, dem Roboter das Mitdenken beizubringen. „Es werden mehr kognitive Aspekte in die Roboter integriert werden. Sie müssen stärker in der Lage sein, ihr Programm selbsttätig anzupassen. Also zum Beispiel ihre Geschwindigkeit nachzuführen, wenn der Mensch mal etwas schneller oder langsamer arbeitet, oder auch darauf reagieren zu können, wenn der Mensch die Reihenfolge der Arbeitsschritte ändert.“ Darüber hinaus sei es für die Akzeptanz dieser Systeme wichtig, dass Menschen die Roboter nicht als Konkurrenz sehen, sondern als sinnvolle Ergänzung. „Sie maximieren die Ergonomie und entlasten die Beschäftigten von ermüdenden Tätigkeiten.“ bw

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