Forschungsfeld Industrierobotik

Mensch-Roboter-Kombination

Forschungsfeld Industrierobotik. Die Robotik-Forschung arbeitet am optimalen Übergang zwischen manuellen und automatisierten Prozessen. Ziel ist ein wirtschaftlicher Gesamtautomatisierungsgrad. handling-Chefredakteurin Petra Born unterhielt sich mit Professor Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter aus Dortmund.

(Foto: IPS)

Herr Professor Kuhlenkötter, die Roboter im industriellen Einsatz haben damit begonnen, ihre Käfige zu verlassen – zumindest manche. Das Stichwort heißt Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK). Welche Chancen sehen Sie in ihr?

Mit der MRK kann verschiedenen aktuellen Herausforderungen in der industriellen Produktion begegnet werden. Mit ihr lässt sich einerseits eine geeignete Kombination der Stärken von Mensch und Roboter umsetzten: die Kraft und die Ausdauer der Roboter können in geeigneter Weise mit den hohen sensomotorischen und kommunikativen Fähigkeiten des Menschen kombiniert werden – jeder macht genau das, was er gerade am besten kann. Andererseits kann die MRK als Unterstützungssystem für ältere oder eingeschränkte Mitarbeiter in der Produktion fungieren. Sie liefert also auch eine Antwort auf die demographische Entwicklung.

Welche Aufgaben hat die Forschung in der MRK noch zu lösen?

Eine besondere Herausforderung ist die Entwicklung von Methodiken zur Ableitung eines optimalen manuellen Arbeitsanteils und zur Erzielung eines wirtschaftlichen Gesamtautomatisierungsgrades. Zudem sollten Konzepte einen optimalen Übergang zwischen manuellen und automatisierten Prozessen ermöglichen. Hinzu kommt der Forschungs- und Entwicklungsbedarf an umfassenden Sicherheitskonzepten, MRK-geeigneten Roboter-, Sensor- und Werkzeugsystemen sowie computergestützten Planungswerkzeugen zur zielgerichteten Auslegung von Zellen-, Linien- sowie Standort- und Fabrikstrukturen – also viele herausfordernde und interessante Themen für die Forschung.

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Derzeit sind „freilaufende“ und autonome Arbeitsroboter in Betrieben noch die große Ausnahme oder allenfalls Hingucker auf Messeständen. Wann, glauben Sie, gehört der selbständige, „smarte“ Werkerkollege zum üblichen Produktionsalltag?

Es gibt derzeit viele Entwicklungen in der industriellen Robotik, die durch Leichtbau- und teilweise Zweiarmstrukturen in die von Ihnen angesprochene Richtung „Kollege“ gehen und die bereits jetzt oder kurzfristig für den industriellen Einsatz zur Verfügung stehen. In dieser Ausprägung werden die Systeme mehr und mehr als Einzellösungen in den Arbeitsbetrieb kommen, da hier bereits Aspekte der Sicherheits- und Programmiertechnik umgesetzt sind. Roboter, die menschenähnlich (mobil, taktil, visuell, kognitiv) und autonom beziehungsweise Hand-in-Hand mit Menschen arbeiten, wird es die nächsten 20 Jahre nicht in der Produktion geben.

Was muss der Werker künftig (zusätzlich?) können, um mit den Maschinen direkt zusammenzuarbeiten – oder benötigt er sogar weniger Wissen und nur noch Intuition?

Unser Ziel ist es, geeignete Schnittstellen und Bedien-Interfaces für die Roboter zu realisieren, die ein intuitives, effizientes und zu jedem Zeitpunkt sicheres gemeinsames Arbeiten von Mensch und Maschine ermöglichen.

Welche Bedeutung hat die Weiterentwicklung der Elektromobilität für die Industrierobotik und ihre künftigen Einsatzfelder?

Durch die Elektromobilität haben sich viele neue Aufgabenstellungen ergeben, die erst in Ansätzen von Robotern umgesetzt werden. Besondere Herausforderungen liegen in der Herstellung und Montage der in Elektroautos eingesetzten Materialien, etwa CFK-Komponenten, mit den erforderlichen Be- und Verarbeitungsprozessen sowie dem Handhaben und Verlegen von Kabelbäumen. Für Roboter ergibt sich hier eine Vielzahl von neuen Einsatzmöglichkeiten, neben den oben genannten Bereichen zum Beispiel auch beim Handling oder der Montage von spannungsführenden Teilen wie Batterieelementen. Beim Hochfahren der Elektroautostückzahlen wird sich hier ein neuer Robotikmarkt ergeben – vorausgesetzt, die genannten Herausforderungen sind gelöst.

Sie praktizieren den Schulterschluss zwischen Industrie und Wissenschaft. Welche Kooperationsfelder beackern Sie konkret, und mit welchen Anliegen kommen die Unternehmen auf Sie zu – die Sie für sie lösen sollen?

Prof. Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter, Präsident der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik (MHI) und Leiter des Instituts für Produktionssysteme (IPS), Dortmund. (Foto: IPS)

Ein wichtiges Feld ist momentan die bereits angesprochene MRK und hier auch die Beurteilung der Zellensicherheit. Andere Themenstellungen, die vielfach von der Industrie angesprochen werden, liegen im Bereich der Zuführtechnik, vom Material- und Komponententransport in die Zelle selbst, aber auch der Wunsch nach hochverfügbaren und betriebssicheren Vereinzelungs- und Bereitstellungssystemen. Auch werden vermehrt weitere Einsatzbereiche für Automatisierungssysteme und Roboter, etwa in der Lebensmittelindustrie oder der Medizintechnik, nachgefragt.

Woran rechnen oder knobeln Sie persönlich derzeit?

Ich liebe die „Virtuelle Realität“. Nicht weil ich die reale Welt und die Praxis fürchte, sondern weil ich die Vision habe, in der virtuellen Welt die Praxis hinreichend genau testen zu können. Mein Ziel ist eine deutlich schnellere und effizientere Planung und Inbetriebnahme von Automatisierungssystemen.

pb


Institut für Produktionssysteme (IPS), Dortmund

Kurz erklärt: Das IPS
An der TU Dortmund forscht das Institut für Produktionssysteme (IPS) auf dem Gebiet der Planung, Gestaltung und Umsetzung von Produktionssystemen. Dieses umfasst die Methoden des Industrial Engineering zur Planung und Optimierung von Produktions- und Logistikprozessen sowie neue Technologien für robotergestützte Produktionssysteme, innovative Automatisierungslösungen und Handhabungssysteme. Prof. Jochen Deuse und Prof. Bernd Kuhlenkötter leiten das Institut für Produktionssysteme gemeinsam. Am IPS arbeiten rund 80 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon etwa 45 Wissenschaftler aus den Disziplinen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Logistik, Informatik, Elektrotechnik und Physik. Das Institut deckt das komplette Leistungsportfolio in der industriellen Planungs-, Simulations, Montage- und Automatisierungstechnik ab. Im Fokus steht die Planung und Optimierung wertschöpfungsorientierter Produktionsprozesse von manuellen über hybride bis hin zu automatisierten Arbeitssystemen. In Kooperation mit Industriepartnern und Verbänden entstehen hier Konzepte und Lösungen zur Anwendung in der industriellen Praxis. Weitere Infos zum IPS und den Arbeitsgebieten: www.IPS.DO.


Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.)

Kurz erklärt: Der MHI e.V.
Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.) ist ein Netzwerk renommierter Universitätsprofessoren – Institutsleiter und Lehrstuhlinhaber – aus dem deutschsprachigen Raum. Die Mitglieder forschen sowohl grundlagenorientiert als auch anwendungsnah in einem breiten Spektrum aktueller Themen aus dem Montage-, Handhabungs- und Industrierobotikbereich. Der MHI e.V. hat derzeit 18 Mitglieder, die über ihre Institute und Lehrstühle rund 1.000 Wissenschaftler repräsentieren. Gewählter Präsident ist Prof. Bernd Kuhlenkötter von der TU Dortmund, weitere Vorstandsmitglieder sind Prof. Alexander Verl (Fraunhofer Gesellschaft), Prof. Jörg Franke (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) und Prof. Thorsten Schüppstuhl (Technische Universität Hamburg-Harburg). Der MHI versteht sich als enger Partner der deutschen Industrie; die Gesellschaft wird durch einen industriellen Beirat, bestehend aus Führungspersönlichkeiten großer und bekannter deutscher Unternehmen, unterstützt. Zudem besteht eine Kooperation mit dem Fachverband Robotik + Automation im VDMA. So wird die Gestaltung von Forschungs-Schwerpunktthemen angeregt. Weitere Infos zur Gesellschaft, deren Mitgliedern und Aktivitäten: www.wgmhi.de.

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