Roboter und Mensch Titel C

Roboter oder Manipulator?

Noch so ein Modewort? Neue Produkte benötigen einen Namen. Die Bezeichnung Kobot steht für Kooperierender oder Kollaborierender Roboter. Man kann sich diese Technologie als einen Zwitter zwischen einem klassischen Roboter und einem handgeführten Manipulator verdeutlichen, der eng mit dem Menschen zusammenarbeitet. Hier wächst zusammen, was der Wirtschaft nutzt und dem Werker hilft.

Wenn man Produkte umsetzen will, steht man vor der Wahl, einen Roboter oder einen von Hand geführten Manipulator einzusetzen. Die Entscheidung richtet sich nach verschiedenen Gesichtspunkten: Ein Roboter kann bestimmte Tätigkeiten mit großer Geschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit durchführen. Er wird nicht krank und braucht auch keinen Urlaub. Andererseits bedarf es besonderer Fachkräfte, um ihm neue Aufgaben beizubringen oder ihn bei Ausfall wieder in Gang zu setzen. In Bereichen, in denen der Roboter arbeitet, darf sich aus Sicherheitsgründen kein Mensch aufhalten. Deshalb hat der Roboter sein eigenes Feld, das mit technischen Mitteln gegen Zutritt gesichert ist.

Beim Manipulator ist das anders. Mit ihm arbeitet der Mensch zwingend zusammen. Er führt das Handhabungsgerät vom Aufnahme- zum Abgabeplatz und steuert mögliche Greif- und Drehbewegungen. Der Manipulator dagegen übernimmt die Tragkraft für den Menschen. Er wurde als Arbeitshilfe für (zuvor rein manuelle) Arbeitsplätze entwickelt und ist hoch flexibel. Steht zum Beispiel das Produkt nicht exakt auf dem vorgesehenen Platz, kann der Bediener das ausgleichen. Im Arbeitsbereich des Manipulators führt der Mitarbeiter üblicherweise noch weitere Arbeiten durch.

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Forschungsziel: Querverschiebkräfte verringern

Eine typische Aufgabe, die sowohl von einem Roboter als auch mittels Manipulator realisiert werden kann, ist der Einbau eines Cockpitmoduls in der PKW-Endmontage. Von beiden Seiten wird in den letzen Jahren geforscht, um die jeweiligen Nachteile zur reduzieren oder ganz aufzuheben. So gibt es Projekte, bei denen sich Roboter von Hand führen lassen und andere, bei denen Manipulatoren einer freiprogrammierbaren Bahn folgen.

Der Ansatz eines neuen Projekts dient der weiteren Verbesserung der Ergonomie von Manipulatoren. Im Speziellen sollen die heute vorhandenen Querverschiebekräfte des Manipulators verringert werden. Trotz moderner Balanciertechnik zur Reduzierung der Vertikalkräfte können die Querverschiebekräfte bei großen zu bewegenden Lasten noch erhebliche Beanspruchungen für die Mitarbeiter darstellen. Dabei gibt es drei Möglichkeiten, die gewünschte Bewegung des Bedieners zu unterstützen. Allen Techniken gemeinsam ist dabei eine Antriebskomponente, die die Kraft für die horizontale Bewegung aufbringt.

Über Steuerelemente kann man eine gewünschte Richtung steuern. Diese Technik ist heute in vielen Hallenkrananlagen realisiert. Drückt man an der Bedienbirne einen Taster für Rechts- bzw. Linksfahrt des Krans, so folgt dieser – teilweise mit stufenlos regulierbarer Geschwindigkeit – dem Kommando des Bedieners. Jeder, der selbst einmal einen Hallenkran bedient hat, kennt auch die Tücken dieser Technik. Die Bedienbirne hängt frei an einem Seil. Allerdings kann der Bediener ihre Tasten – trotz der Bewegungspfeile – nicht einfach den jeweiligen Bewegungen zuordnen. So kommt es durchaus vor, dass ein Kran zuerst nach rechts fährt, obwohl man doch nach 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 entsprechend der Antrieb gesteuert werden. Das ist eine elegante und dabei technisch anspruchsvolle Lösung.

Alle aufgezeigten Methoden versprechen eine Verbesserung der heutigen Situation und werden den Manipulatoren, Kobots oder wie auch immer sie heißen mögen, weitere Arbeitsbereiche erschließen. Uwe Schmidt (gm)

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