MRK-2 Industrie-focus-Logo

Kooperation von Roboter und Mensch

 

Die Mensch-Roboter-Kollaboration erfordert besondere technische Merkmale und Funktionen, sowohl bei der Maschine Roboter als auch in der Gestaltung von Kooperation und Arbeitsbereich. Hierzu entwickelt das Unternehmen Stäubli Robotics mit dem Projekt HelMo eine spezielle Lösung, die optimale Bedingungen für die MRK zwischen Mensch und Maschine bietet.

 

Unabhängig von einer Kosten-Nutzen-Betrachtung scheinen viele Unternehmen bzw. deren Fertigungsplaner aktuell von der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) fasziniert zu sein. Auf die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ist auch der Roboterhersteller Stäubli fokussiert. Hierzu will das Unternehmen nicht nur hochleistungsfähige Roboter anbieten, die schwierige oder gefährliche Arbeiten verrichten, sondern auch ein passendes Dienstleistungs- und Servicepaket. In der Mensch-Roboter-Kollaboration sieht Stäubli ein beachtliches Potenzial, so dass man »Man and Machine« als offizielle Handelsmarke eintragen ließ.

In vielen Bereichen der Industrie wächst der Wunsch nach »kollaborativen« Robotik-Lösungen, welche die Bediener bei schwierigen oder monotonen Aufgabenstellungen unterstützen sollen. Durch eine »zielgerichtete Entwicklungsarbeit« ist dieser Wunsch für Stäubli bereits Realität. So berichtet das Unternehmen bereits im März 2017 in einer Web-Veröffentlichung darüber, dass im Rahmen einer Projektstudie Roboter und Bedienungsperson nun Hand in Hand in einer sicheren Umgebung ohne physische Hürden zusammenarbeiten können. Das gilt zunächst nur für das eigene Applikationslabor am deutschen Firmensitz in Bayreuth.

Die Perspektive ist jedoch auf Marktfähigkeit ausgerichtet: In langfristig angelegter Partnerschaft mit Kunden ist Stäubli bestrebt, selbst für hoch spezialisierte Aufgabenstellungen wegweisende Automatisierungslösungen zu entwickeln, die sowohl in Bezug auf Rüstzeitminimierung, Produktivität und Gesamtperformance neue Maßstäbe setzen sollen.

 

Sichere Mobilität und Flexibilität

 

Im März 2017 berichtete Stäubli erstmals im eigenen Web-Magazin über das Pilotprojekt HelMo, in dem Werker und ein mobiles, autonomes Robotersystem Seite an Seite arbeiten. Wörtlich heißt es dazu: »Es erinnert ein wenig an Science Fiction, wenn HelMo morgens in der Montagehalle in Bayreuth seinen Dienst antritt. Das mobile Robotersystem navigiert selbständig zum Arbeitsplatz, verringert die Geschwindigkeit oder bleibt stehen, wenn die Nähe zum menschliche Kollegen »kritisch« wird, um danach die Fahrt zielgerichtet fortzusetzen.« Das erprobte Funktionsspektrum ist vielfältig. So stehen anspruchsvolle Montagearbeiten, die ein hohes Maß an Präzision fordern, ebenso auf dem »Dienstplan«, wie die autonome Fahrt durch die Projektumgebung zum Einsatzort. Dafür muss sich HelMo vorbereiten.

HelMo2
HelMo5

Fehlerfrei mit  konstanter Präzision

 

In der Praxis sieht das so aus: Der Roboter positioniert sich selbst auf den Zehntelmillimeter genau, indem er sich über drei auf dem Arbeitsplatz fest installierte Messpunkte einmisst.

Vorrangiges Ziel des laufenden Pilotprojekts ist es, HelMo produktiv und wirtschaftlich in bestehende Prozesse zu integrieren und dabei Erfahrungen für kommende Serieneinsätze zu sammeln. Dabei sind komplexe Bedingungen zu berücksichtigen. Um HelMo künftig so vielseitig wie möglich im industriellen Umfeld einsetzen zu können, müssen dafür insbesondere in der Konstruktion und in der Intralogistik die Weichen gestellt werden. Nur dann lassen sich zukunftsweisende Mensch-Roboter-Produktionsstrategien, wie sie Stäubli derzeit in  Bayreuth vorweg nimmt, erfolgreich umsetzen. HelMo ist ein innovatives, mobiles Robotersystem, das autonom fahren und navigieren kann. HelMo überwacht das Umfeld permanent über drei integrierte Laserscanner. Das Robotersystem kann entweder Aufgaben vollautomatisiert in High Speed erledigen oder bei Bedarf dem Menschen kollaborierend zur Seite stehen. HelMo basiert auf einem TX2-Standardroboter. Der sechsachsige TX2touch 90L verfügt über maximal 15 kg Traglast und 1.200 mm Reichweite.

Sicherheit immer und überall

 

Um den hohen sicherheitstechnischen Anforderungen zu genügen, verfügt der Sechsachser über ein komplexes Safetypaket samt Sicherheitssteuerung CS9. Augenscheinliches Merkmal ist eine »Safety-Skin«. Diese berührungssensitive Oberfläche sorgt für das sofortige Abstoppen der Fahrt bei direktem Kontakt mit dem Menschen. Alle Sicherheitsfunktionen sind zertifiziert und erfüllen die strengen Anforderungen der Sicherheitskategorie SIL3-/PLe. Um höchste Sicherheit zu gewährleisten, wird jede einzelne Roboterbewegung redundant über Sensoren gesteuert. Befinden sich Mensch und Maschine im gemeinsamen Arbeitsbereich, kann der Roboter autorisiert werden, Sicherheitsbereiche aufzusuchen, wenn vordefinierte Bedingungen, z. B. eine reduzierte Bewegungsgeschwindigkeit, erfüllt sind. Wie oben angeführt können die TX2-Roboter für noch höhere Sicherheit mit einer Membran ausgestattet werden, die Stäubli mit »TX2touch« bezeichnet. Dieser in der Entwicklung befindliche sensorische Arm ist derzeit noch nicht kommerziell erhältlich. Der berührungssensitive Arm arbeitet in Zeitlupe und hält an, wenn es zum Kontakt mit einem Bediener kommt. Das ist – wie Stäubli formuliert – garantierte Sicherheit.

Nähert sich eine Person dem Arbeitsbereich des Roboters, erkennt der Roboter dies über systemintegrierte Sensoren sofort und drosselt automatisch die Geschwindigkeit auf einen Wert, der die Sicherheitsvorschriften erfüllt. Der Hauptnutzen: Der Roboter kann bei langsamerem Tempo weiterarbeiten, ohne dass ein Not-Halt ausgelöst und im Anschluss ein komplexer Neustart nötig wird.

Button-1