Arbeiten mit kollaborierenden Robotern

Hand in Hand

Alle reden über Roboter, aber keiner wird konkret.
Im Interview mit dem VDI spricht Helmut Schmid, Geschäftsführer der Universal Robots (Germany) GmbH und General Manager Western Europe nun Klartext. Er erklärt, warum es keine Spezialisten mehr braucht, um Cobots auch in kleineren Unternehmen zu „beschäftigen“ und warum Kollaborationsräume zwischen Mensch und Roboter stets so klein wie möglich gehalten werden sollten.

Bild: Universal Robots

Herr Schmid, Roboter werden immer flexibler, einfacher in der Handhabung und kostengünstiger. Sind sie deswegen auch für den Mittelstand attraktiv?
Absolut. Die Robotik hat in den letzten Jahren eine komplett neue Richtung eingeschlagen. Sie ist nicht länger nur bei den großen Konzernen und Automobilriesen beliebt, sondern mittlerweile auch für Kleinstbetriebe und Mittelständler eine gefragte Option zur Prozessoptimierung. Den Ausschlag für diese Entwicklung hat insbesondere die kollaborative Robotik gegeben. Anders als traditionelle Industrieroboter sind die sogenannten ‚Cobots‘ durch ihr Leichtbaudesign und ihre integrierten Sicherheitsfeatures ganz und gar flexibel und können ohne die üblichen Schutzzäune betrieben werden.

Müssen immer mehr Ingenieure/innen also auch Grundkenntnisse über Roboter haben?
Da Roboter innerhalb der nächsten Jahre aus keiner Fertigung mehr wegzudenken sein werden, sollten Ingenieure mittelfristig über ein bestimmtes Basiswissen verfügen. Konkrete Programmierkenntnisse sind jedoch kein Muss, denn auch für unerfahrene Anwender ist die Bedienoberfläche von kollaborierenden Robotern sehr intuitiv gehalten. Wenn KMUs also über eine Automatisierung mit Cobots nachdenken, brauchen sie kaum Sorge haben, dass diese zu kompliziert sein könnte. Mit ein wenig Übung kann heute jeder Nutzer seinen kollaborierenden Roboter selbst programmieren und schnell an seine individuellen Bedarfe anpassen. Externe Fachspezialisten müssen für die Implementierung nicht herangezogen werden.

Nach Angaben der Internationalen Federation of Robotics steigt der weltweite Absatz von Industrierobotern jedes Jahr. Allein von 2016 bis 2017 stieg die Zahl um 29%. Welche Industriezweige legten am meisten zu und warum?
Marktübergreifende Zahlen liegen uns nicht vor. Das größte Potenzial sehen wir aber aktuell in den Bereichen Logistik, Verpackung und Vision, sprich bildverarbeitungs-gestützte Anwendungen wie etwa zur Qualitätskontrolle. Dort sind Prozesse bislang noch wenig automatisiert und das, obwohl die Möglichkeiten der kollaborativen Robotik enorme Unterstützung versprechen. Eine steigende Nachfrage bemerken wir außerdem bei kleinen und mittleren Unternehmen unterschiedlichster Branchen.

Werker und Roboter arbeiten heute schon Hand in Hand ohne Schutzzäune nebeneinander. Wie sicher sind solche Anwendungen?
Pauschal lässt sich das nicht beantworten, denn die Sicherheit einer jeden Applikation muss stets individuell beurteilt werden. Fakt ist allerdings, dass unsere kollaborierenden Roboter alle Eigenschaften mitbringen, um eine kollaborative Anwendung sicher zu gestalten. Sie verfügen über eine Vielzahl an konfigurierbaren Sicherheitsfunktionen, die vom TÜV Nord zertifiziert wurden – bei den Modellen unserer e-Series sind es 17 an der Zahl. Diese begrenzen u.a. Kraft, Leistung und Geschwindigkeit des Roboters, sobald er in Kollaboration mit dem Menschen tritt.

Gibt es denn bestimmte Unfallstatistiken?
Das Unfallgeschehen an Anlagen mit Industrierobotern wird anhand sogenannter meldepflichtiger Arbeitsunfälle erfasst. Für Anwendungen der Mensch-Roboter-Kollaboration liegen keinerlei Meldungen vor.

Bild: Universal Robots

Wie kann die Sicherheit bei kollaborativen Anwendungen denn überhaupt bewertet werden? Gibt es da aktuelle Prüf- oder Test-Standards auf die Anwender achten sollten?
Bevor eine Maschine in Europa betrieben werden darf, muss sie die Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG erfüllen. Dafür notwendig ist eine CE-Kennzeichnung, die Anwender im Rahmen einer Risikobeurteilung erhalten. Dieses Vorgehen gilt auch für Applikationen mit kollaborierenden Robotern. Im Zuge der Risikobeurteilung werden dann alle möglichen Gefahren, die von der Anwendung ausgehen könnten, identifiziert und betrachtet. Sofern ihr Betrieb noch nicht als sicher eingeschätzt wird, kommen ergänzende Maßnahmen zur Minderung des Risikos zum Einsatz. Einen Leitfaden dabei gibt die ISO TS 15066.

Wie sieht es mit der ganzheitlichen Betrachtung von Roboter, Greifer, Werkstück und Co. aus? Welche Rahmenbedingungen müssen Ingenieure/innen bei der Planung einhalten?
Da sprechen Sie einen entscheidenden Aspekt an, denn bei der Risikobeurteilung wird nicht nur der alleinstehende Roboterarm betrachtet, sondern immer das gesamte System. Wenn der Cobot also zum Beispiel mit spitzen oder scharfkantigen Werkstücken arbeiten soll, ist besondere Vorsicht geboten. Besteht bei einer solchen Applikation das Risiko einer Kollision mit dem Werken, können zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie Schutzzäune letzten Endes doch erforderlich sein.

Viele Anwender teilen den Arbeitsraum des Cobots deshalb ja auch in zwei Bereiche ein.
Ganz genau. In den ‚normalen Bereich‘ und in den ‚Kollaborationsraum‘.

Bild: Universal Robots

Ist zukünftig eine Trennung dieser Bereiche überhaupt noch notwendig?
Tatsächlich ist sie in den meisten Fällen durchaus sinnvoll – vor allem wenn es um die Produktivität kollaborativer Applikationen geht. Sie können sich recht einfach vorstellen, was die Aufteilung bewirken kann: Im normalen Bereich arbeitet der Roboter für sich allein, agiert mit hoher Geschwindigkeit und geringer Taktzeit. Im Kollaborationsraum findet die unmittelbare Zusammenarbeit von Mensch und Maschine statt. Dort läuft der Cobot mit gedrosselter Geschwindigkeit. Bei einer Kollision erfolgt seine Abschaltung hochsensibel. Durch diese Einteilung der Bereiche ist die Anwendung letztlich flexibel und wirtschaftlich zugleich. Im Idealfall sollte der Kollaborationsraum stets so klein wie möglich und so groß wie nötig gestaltet werden.

Können Künstliche Intelligenz, insbesondere das maschinelle Lernen, die Installation und die Sicherheit von Robotern verbessern?
Da gibt es schon erste Möglichkeiten – weniger im Bereich der Sicherheit, aber bei der Integration auf jeden Fall. Geht es zum Beispiel um den sogenannten ‚Griff in die Kiste‘, wenn ein Roboterarm chaotisch angelegte Produktionsteile greifen soll, kann die Programmierung schnell sehr komplex werden. Maschinelles Lernen kann hier den Aufwand bei der Integration reduzieren, indem es den Roboter befähigt, selbst herauszufinden, was relevante Merkmale eines zu greifenden Werkstücks sind – etwa die Form oder Farbe.

Werden Roboter durch Beobachtung des Menschen und der Umgebung durch verschiedene Lernverfahren dann zukünftig auch autonom?
Zwar gibt es erste Versuche in dieser Richtung, aktuell ist das allerdings noch Science-Fiction. Außerdem sollte hier auch eine klare Grenze gezogen werden. Wir plädieren dafür, den Cobot nicht als autonom anzusehen, sondern als Werkzeug, das den Menschen eine Hilfestellung bietet. Die Handlungshoheit über die Steuerung des Roboters und das Treffen wichtiger Entscheidungen sollte stets beim Werker liegen.

Bild: Universal Robots

Eine weitere Zukunftsvision ist es, dem Roboter Anweisungen über Sprache und Gesten zu geben. Wie schnell werden diese Entwicklungen voranschreiten?
Da ist man schon relativ weit. Eine neue Form der Interaktion mit dem Menschen via Sprachsteuerung wird es bald geben.

Zum Schluss noch eine persönliche Frage: Können Sie sich vorstellen einen Service-Roboter bei sich zuhause zu haben? Welche Tätigkeiten würde dieser ausführen?
(Lacht) Das kann ich mir absolut vorstellen. Ich denke da vor allem an die Unterstützung in der Küche. Stichwort ‚Smart Kitchen‘: dem Roboter würde ich eine Nachricht schicken, was ich gerne zu Abend essen möchte, dann kommuniziert er mit dem Kühlschrank, was alles im Haus ist, stellt die Rezepturen zusammen und los geht’s. Die Familie kann sich dann um andere Themen kümmern und es gibt keine Streitigkeiten, wie das Essen schmeckt, denn es war ja immer der Roboter.

Also ein kleiner UR3-Cobot, der Ihnen und Ihrer Familie zukünftig das Spiegelei brät?
Ganz genau.

Vielen Dank, Herr Schmid.

Das Interview führte: Bild: VDI
Dr.-Ing. Thomas Sowa
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Technik und Gesellschaft, Digitale Transformation

 

 

 

Kommentare & Pingbacks

2 Gedanken zu “Hand in Hand

  1. Pingback: Fahrerlose Transportsysteme | VDI 

  2. Pingback: KI: Digitalkompetenz schon in der Schule erlernen | VDI 

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

*