Kollaborative Roboter: Revolution der Mensch-Maschine-Interaktion

Einführung in kollaborative Roboter

2008 verkaufte Universal Robots den ersten kollaborativen Roboter (Cobot) an Linatex, einen dänischen Zulieferer für technische Kunststoffe und Gummi für industrielle Anwendungen. Dieser Roboter brach alle vorgefassten Vorstellungen davon, wie Unternehmen Automatisierung in den Arbeitsplatz integrieren konnten. Ein kollaborativer Roboter arbeitet direkt mit Menschen in einem definierten Raum – ohne Risiko schwerer Unfälle oder Verletzungen. Der Reiz eines Cobots liegt nicht nur in seiner kollaborativen Eigenschaft, sondern auch in seiner schnellen Installation und schnellen Amortisation (ROI). Die Cobot-Serie hat in verschiedenen Branchen Fuß gefasst, was weitere technologische Fortschritte ermöglichte und den Einsatz in nicht-fertigenden Umgebungen einführte.

Nach der Markteinführung verzeichnete der Cobot-Sektor explosives Wachstum. 2019 lag der globale Cobot-Umsatz bei 669,9 Millionen US-Dollar, mit 22.459 ausgelieferten Robotern. Der Markt war erfolgreich, bis die COVID-19-Pandemie einen scharfen Nachfragerückgang verursachte – wie im gesamten Roboter-Markt. Doch der Markt prognostiziert eine erhebliche Erholung und wird 2021 seine höchste Wachstumsrate von 20 % erreichen. Das innovative Design des Cobots vereint die Vorteile eines Industrieroboters mit Flexibilität, Sicherheit und Erschwinglichkeit – was ihn zum beliebtesten Roboter am Markt macht.

Was macht diese Roboter „kollaborativ“?

Das innovative Design eines Cobots ermöglicht Arbeitern die sichere Interaktion im kollaborativen Raum mit minimalem Verletzungs- oder Schadensrisiko. Cobots erreichen diesen hohen Sicherheitsstandard durch rundes Design, sicherheitszertifizierte Stoppüberwachung, Kraftbegrenzung, Handführungsprogrammierung und kompakte Bauweise. Das Stopp-Überwachungsprogramm erkennt Eindringen in den Arbeitsbereich und stoppt den Roboter. Ein Beispiel: Ein Arbeiter betritt den kollaborativen Raum, um mit dem Roboter zu interagieren – dieser kommt vollständig zum Stillstand, bis der Arbeiter den Arbeitsbereich verlässt. Das runde Design und die Kraftbegrenzung sorgen zudem für einen weicheren Aufprall bei Kollisionen mit Arbeitern, was zu minimalen oder gar keinen Verletzungen führt.

Neben Sicherheitsfunktionen bieten kollaborative Roboter eine hochmoderne, dennoch benutzerfreundliche Programmierschnittstelle. Arbeiter können den Cobot nach nur kurzer Schulung bedienen. Die Programmierung ist intuitiv dank der Handführungsfunktion (FreeDrive-Modus). Der Nutzer programmiert den Roboterpfad, indem er ihn physisch in die gewünschten Positionen bewegt. Die Cobot-Technologie wird weiter fortschreiten, da sich ihr Aufgabenspektrum kontinuierlich erweitert.

Cobot-Anwendungen erweitern sich mit technologischem Fortschritt

Marktanalysten erwarten weiteres Wachstum des Cobot-Marktes aufgrund mehrerer Faktoren:

• Mangel an qualifizierten Arbeitskräften (Fertigungs-Skills-Gap)
• Mehr Branchen investieren in kollaborative Automatisierung
• Höhere Produktnachfrage
• Bedarf an Flexibilität in automatisierten Prozessen

Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) waren die größten Käufer kollaborativer Roboter. Der niedrigere Preis und die geringere Anfangsinvestition machen Cobots zu einer natürlich besseren ROI. Ihre schnelle Integration und Flexibilität ermöglichen KMUs, Stillstandzeiten und unproduktive Aktivitäten während der Produktionsstunden zu reduzieren. Fortschritte in der kollaborativen Automatisierung führten zu neuen Branchen, die in Roboteranwendungen mit Cobots investieren. Darunter werden die Automobil- und Elektroniksektoren als größte Cobot-Nutzer erwartet.

Unternehmen setzen kollaborative Roboter für hochwiederholende, präzisionsbedürftige Anwendungen ein. Die drei beliebtesten Cobot-Anwendungen sind Materialhandling, Montage und Pick & Place. Diese Anwendungen machten 2019 71,9 % des Cobot-Umsatzes aus und sollen 2024 noch 62,7 % halten. Doch neue Branchen, die in Cobots investieren, führten zu Experimenten in verschiedenen Anwendungen – besonders außerhalb der Fertigung. Ein Beispiel ist das Gesundheitswesen, wo Cobots bei Operationen und anderen medizinischen Bereichen assistieren. Weitere gängige Cobot-Anwendungen: Montage, Dosieren, Finishing, Maschinenbeschickung, Materialhandling, Schweißen, Materialabtrag, Qualitätsinspektion.

Sind Cobots die richtige Wahl für Ihr Unternehmen?

Kollaborative Roboter sind aus gutem Grund beliebt – doch sie eignen sich nicht für jede Situation. Ein Unternehmen, das kollaborative Automatisierung prüft, muss zunächst die zu automatisierende Aufgabe, die zu erfüllenden Anforderungen, die Risikobewertung der Lösung und die Beratung durch einen Automatisierungslösungsanbieter bestimmen. Viele Faktoren sind bei der Investition in eine automatisierte Lösung zu berücksichtigen. Obwohl sich Cobot-Technologie rasant weiterentwickelt, haben diese Roboter noch bestimmte Grenzen. Durch ihr kompaktes Design und schlanke Bauweise verfügen sie über geringere Traglast und Reichweite als ihre industriellen Pendants. Die gängigsten Cobots bewältigen Traglasten zwischen 3–16 kg, das Maximum liegt bei 35 kg. Eine weitere mögliche Einschränkung ist die begrenzte Geschwindigkeit. Da Sicherheit oberste Priorität hat, wird die Geschwindigkeit meist reduziert, um Arbeiter zu schützen und Aufprallrisiken zu minimieren. Der beste Weg, zu entscheiden, ob kollaborative Automatisierung zu Ihrem Unternehmen passt, ist die Beantwortung dieser Fragen:

• Was ist das Ziel der Automatisierung?
• Ist die Anlage ein sicherer und attraktiver Arbeitsplatz für Mitarbeiter?
• Sind die zu automatisierenden Prozesse fest oder veränderlich?
• Wird die Lösung manuelle Prozesse unterstützen oder eine komplette Fertigungslinie automatisieren?
• Wie viel Platz steht für Automatisierungsausrüstung zur Verfügung?
• Welche Skalierbarkeitsanforderungen bestehen für langfristiges Wachstum?
• Welche Anforderungen gibt es an Traglast, Reichweite, Genauigkeit und Zykluszeit?

Nach Beantwortung aller Fragen kann ein Unternehmen mit einem Automatisierungslösungsanbieter die Optionen abwägen und die vorteilhafteste Lösung wählen.

Kollaborative Roboter haben in den letzten Jahren massiv an Popularität gewonnen – aus gutem Grund. Fortschritte in der Automatisierungstechnologie machen sie in verschiedenen Anwendungen nützlich, und die erschwingliche Anfangsinvestition macht sie branchenübergreifend begehrenswert (in und außerhalb der Fertigung). Doch wie bei jeder automatisierten Lösung gilt: Am besten recherchieren und Profis konsultieren, bevor man entscheidet, ob kollaborative Roboter die beste Lösung für das eigene Geschäft sind.