Cobots: Die nächste Generation der fortschrittlichen Fertigungsrobotik

Historisch gesehen war Automatisierung in der Fertigung oft ein „Hammer“ – und wie Maschinenbediener und Werksleiter wissen, ist nicht jedes Problem ein Nagel.

Glücklicherweise hat sich die Fertigungsautomatisierung in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt und bietet agilere, kosteneffizientere und sicherere Lösungen für die komplexesten Herausforderungen der Fertigung. Kollaborative Roboter, kurz „Cobots“, sind eine aufstrebende Roboterklasse, die die ISO-Kriterien für die Ausführung „von Aufgaben kollaborativer Natur bei gleichzeitiger Teilung des gesamten oder eines Teils des Arbeitsbereichs mit menschlichen Bedienern“ erfüllt. Während die sichere und effiziente Zusammenarbeit mit menschlichen Bedienern das entscheidende Merkmal von Cobots ist, bieten diese leichteren, intelligenteren Roboter eine lange Liste von Vorteilen gegenüber ihren traditionellen Pendants.

Was ist der Unterschied zwischen Cobots und traditionellen Industrierobotern?

Dank eingebauter Sicherheits- und externer Kraftsensoren müssen Cobots nicht immer von menschlichen Bedienern abgeschirmt werden. Zwar führen ihre geringere Größe und integrierten Sicherheitsfunktionen zu deutlich kleineren Traglasten und langsameren Geschwindigkeiten im Vergleich zu großen, stationären, hochgeschwindigen Industrierobotern, doch Cobots erledigen viele der gleichen Aufgaben – und das Seite an Seite mit menschlichen Bedienern, die Prozessabweichungen schnell ausgleichen und dem Roboter sogar neue Prozesse beibringen können, ohne langwierige Abschalt- und Verriegelungsverfahren durchlaufen zu müssen.

Traditionelle Industrieroboter wie Portalkonstruktionen, SCARA-, Gelenkarm- und Delta-Roboter sind bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit wenig Variation sowie beim Heben großer Lasten oder Ausüben erheblicher Kräfte sehr effektiv. In Situationen mit häufigen Prozessabweichungen können diese großen, schweren, stationären und teuren Maschinen jedoch mehr Stillstandzeiten verursachen, als sie wert sind. Cobots sind nicht nur kostengünstiger, sondern auch leicht genug, um an verschiedene Arbeitsstationen bewegt zu werden, und lassen sich von regulären Bedienern einfach programmieren und „anlernen“.

Darüber hinaus entlastet die Zusammenarbeit mit diesen sicheren, leicht programmierbaren Robotern menschliche Arbeiter von den monotonsten und unergonomischsten Tätigkeiten der Anlage. Die einfache Programmierung und Lernfähigkeit von Cobots macht sie zu zuverlässigen, streitfreien Kollegen.

Sicherheit und Effizienz mit fortschrittlicher kollaborativer Robotik

„Die Roboter kommen, um uns die Jobs wegzunehmen!“ mag eine reißerische Schlagzeile sein, entspricht aber kaum der Realität, die Cobots in der Fertigung darstellen. Anstatt menschliche Arbeiter zu ersetzen, sind Cobots speziell darauf ausgelegt, diese zu unterstützen, indem sie die unangenehmsten und/oder unsichersten Aufgaben übernehmen und die Arbeit der menschlichen Bediener angenehmer gestalten. Bei einer zunehmend knapper werdenden Belegschaft werden sowohl Bediener als auch Manager zustimmen: Arbeiter können jede Unterstützung gebrauchen. Cobots sind das dringend benötigte Angebot, um den Bedarf der Belegschaft an mehr Unterstützung zu decken.

Arbeitssicherheit – in jedem Werk die oberste Priorität – ist bei traditionellen stationären Robotern ohne eingebaute Sicherheitsfunktionen schwierig und aufwendig zu gewährleisten. Selbst durch strenge Schutzeinrichtungen und Verriegelungsverfahren geschützt, stellen diese traditionellen Industrieroboter eine ständige Gefahr für menschliche Arbeiter dar. Bei Cobots ist das anders: Dank eines Netzwerks aus optischen und externen Kraftsensoren erkennen sie Objekte – wie Menschen – in ihrer Umgebung und reagieren entsprechend. Nach einer einfachen Risikobewertung nach der Installation können Cobots sicher neben Menschen in jeder Umgebung arbeiten, die für den menschlichen Betrieb sicher ist. Cobots eignen sich auch ideal für schnelle Programmierung. Mit ihrer Hilfe können menschliche Bediener sicherer arbeiten, ihre Aufgaben mehr genießen – und gleichzeitig Produktivität und Genauigkeit steigern.

2019 listete Forbes die fünf wachstumsstärksten Anwendungen für Cobots auf: Pick-and-Place/Paletieren, Schweißen, Montage, Materialhandling und Qualitätsprüfung. Auch in der Automobilfertigung nimmt die Verbreitung von Cobots zu.

Roboter-Greifer für kollaborative Roboter

Wie Gelenkarm- und SCARA-Roboter können Cobots mit einer Vielzahl von Roboterzubehör und Greifern für unterschiedliche Anwendungen ausgestattet werden. Dank der Flexibilität von Cobots lassen sich Greifer in der Regel schnell wechseln. Der Wechsel kann von menschlichen Bedienern zügig durchgeführt werden – wieder ohne Abschalten oder Verriegeln der Maschinen – oder die Cobots können programmiert werden, ihre Greifer selbst zu wechseln.

Cobot-Greifer gibt es in zahlreichen Konfigurationen: Zwei-Finger-, Palettier-, Magnet-, Einzelpolster-, Drei-Finger-, Vakuum-, Weichgreifer und kundenspezifische Lösungen. OnRobot, einer unserer führenden Robotik-Lieferanten, revolutioniert beispielsweise Palettiervorgänge mit spezialisierten Cobot-Greifern für Palettieren und Zwischenlagen-Handling, hohe Traglasten und geführter Flussprogrammierung für schlüsselfertige Prozesse.

Kollaborative Roboter und die Zukunft der Fertigung

Branchenexperten weisen seit Jahren mit wachsendem Nachdruck auf Cobots als nächste Stufe der fortschrittlichen Fertigung hin, doch die Dynamik hat durch die COVID-19-Pandemie erheblich an Schwung gewonnen. 2019 berichtete das TCT Magazine, dass „Cobots größere Agilität und Reaktionsfähigkeit als Industrieroboter bieten, was sie gut positioniert, um den sich ändernden Anforderungen des Fertigungsprozesses gerecht zu werden“, und nannte BMW, Nissan und das Additive Manufacturing Fieldlab im Hafen Rotterdam als Pioniere bei der Integration von Cobots. Die Smart Automation Certification Alliance betonte Anfang dieses Jahres die wachsende Bedeutung von Cobots. Da die Belegschaft in der Post-COVID-Welt weiterhin neue Arbeitsweisen findet, deuten alle Zeichen auf eine zunehmend integrierte Mensch-Robot-Belegschaft hin.

Es handelt sich nicht um die in der Science-Fiction dargestellte kybernetische KI-Übernahme. Ganz im Gegenteil: Cobots sind buchstäblich darauf ausgelegt, menschenfreundlich zu sein und sie bei ihren Aufgaben zu unterstützen. Vielleicht wird die vermehrte Präsenz von Cobots in der Belegschaft in nicht allzu ferner Zukunft die negative gesellschaftliche Einstellung gegenüber KI abmildern, da Cobots die Kraft fortschrittlicher Robotiklösungen demonstrieren, das menschliche Leben zu verbessern.

Zusammenfassend: Cobots kommen nicht, um Arbeitsplätze zu nehmen, sondern um Anlagen dabei zu helfen, die anhaltende Produktnachfrage in einer sich rasch verändernden – und unterbesetzten – Belegschaft zu decken. Mit der richtigen, maßgeschneiderten Anwendung bieten Cobots Herstellern nicht nur die Chance, Effizienz und Produktion zu steigern, sondern auch die Sicherheit und Zufriedenheit der menschlichen Arbeiter zu erhöhen.

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