Kollaborative Roboter verstehen: Definition, Anwendungen und Vorteile

Von: Roger Mahler
Meine erste Erfahrung mit Robotern war in der High School; Mitte der 1980er Jahre hatte unser Industriewerklehrer einen 2-Achsen-Pneumatik-Roboterbausatz gekauft. Er bestand aus bearbeiteten Aluminiumplatten und wurde über Magnetventile gesteuert, die von einem Apple IIe-Computer angesteuert wurden. Die verfügbaren Aktionen waren Achse 0 (Basis) horizontal um 0 Grad harter Anschlag oder 180 Grad Drehung harter Anschlag, Achse 2 war Ausfahren oder Einfahren um 90 Grad, das vertikal schwenkte. Er hatte einen Greifer mit Backen, die etwa einen Zoll breit und tief waren.
Sie hatten Werkstücke aus Holzstücken von ca. 50x50 mm, 12 mm dick, mit einem 75 mm langen 3 mm Dorn in der Mitte für den Robotergriff. Der Roboter bewegte sich nicht sehr flüssig; oft klemmte ein Zylinder oder der Luftdruck schwankte, wodurch der Roboter langsam drehte oder langsam startete und abrupt stoppte, wenn ein Gelenk seinen Endanschlag erreichte, wodurch die Last manchmal aus dem Greifer rutschte und durch den Klassenraum flog. Damals war das sehr cool und interessant anzusehen, aber im Vergleich zu heutigen Standards sehr low-tech.
Sure Controls entwickelt sich weiter und bietet die besten Produktlinien. Während Sawyer Teil unserer Geschichte ist, gehört die Zukunft der kollaborativen Roboter Unternehmen wie Omron und Precise.
Was ist ein kollaborativer Roboter? Sucht man im Internet nach „kollaborativer Roboter“, findet man verschiedene Definitionen. Die wörtliche Definition von Kollaboration ist Das gemeinsame Arbeiten mit jemandem, um etwas zu produzieren oder zu schaffen, was genau der Zweck kollaborativer Roboter ist. Die meisten Menschen denken, ein kollaborativer Roboter sei ein Roboter, der ohne Zaun eingesetzt wird und neben Menschen arbeiten kann. Nun, das macht ihn kollaborativ, aber nicht automatisch zu einem kollaborativen Roboter.
Es gibt verschiedene Typen kollaborativer Roboter, und nur ein Typ kann ohne zusätzliche Sicherheitsfunktionen eingesetzt werden. Dieser Typ verfügt über Kraft- und Kraftbegrenzung; er kann neben Menschen ohne zusätzliche Sicherheitsvorrichtungen arbeiten. Der Roboter kann anormale Kräfte in seinem Pfad spüren. Tatsächlich ist er so programmiert, dass er stoppt, wenn er eine Überlast in Form von Kraft erkennt. Diese Roboter sind auch so konstruiert, dass sie Kräfte bei Aufprall auf einer großen Fläche ableiten, was einer der Gründe für ihre abgerundete Form ist. Das Hauptmerkmal dieser Roboter ist ihre Fähigkeit, Kräfte in ihren Gelenken zu erfassen. Dadurch können sie erkennen, wenn während der Arbeit anormale Kräfte auf sie einwirken. In solchen Situationen können sie so programmiert werden, dass sie stoppen oder manchmal die Position umkehren, um den Erstkontakt abzumildern. Das bedeutet, sie können sofort reagieren, wenn sie mit einem Menschen in Kontakt kommen, und sogar einen Teil der Aufprallenergie ableiten.
Ein Cobot-Arm „gibt nach“, wenn er auf ein Hindernis trifft; er pausiert und setzt dann seine Aufgabe fort. Trifft er innerhalb kurzer Zeit erneut auf ein Hindernis, stoppt er, zeigt eine Fehlermeldung an und wartet auf eine Quittierung. Ein weiteres interessantes Merkmal, die Handführung, ermöglicht es, den Roboter für eine Aufgabe zu „trainieren“, statt ihn über eine komplexe Sprache zu programmieren. Da diese Roboter Kräfte spüren, kann man sie buchstäblich bewegen und ihnen Positionen oder Wege zeigen, die sie danach wiederholen. Während die Handführung die Mensch-Roboter-Kollaboration und die einfache Inbetriebnahme unterstützt, macht sie den Roboter nicht inhärent sicher. Die mechanisch in das System integrierten kraftbegrenzenden Funktionen mit patentierten Kraftsensoren tun dies.
Ökonomisch ist ein kraftbegrenzter Roboter ideal wegen seiner einfachen Programmierung und Integration. Denken Sie darüber nach: Kein Zaun, keine weiteren Sicherheitsvorrichtungen (jedoch sollte eine Risikobewertung durchgeführt werden), die Programmierzeit wird durch Handführung reduziert. Sie müssen Ihre Produktionslinie nicht ändern, da er dafür gemacht ist, neben Menschen zu arbeiten. Fertigungsroboter waren früher auf Hochgeschwindigkeits-, Hochkosten- und hart abgesicherte Anwendungen beschränkt, die Maschinen/Industrieroboter von den Bedienern trennten. Dies fokussierte den Einsatz auf Hochvolumenanwendungen. Heute können kleinere Unternehmen mit vielen Kurzlaufprozessen diese einfach zu implementierenden Roboter nutzen und sie je nach Bedarf von Aufgabe zu Aufgabe bewegen.
Wir sehen einen kollaborativen Roboter auch als Interaktion mit seinen menschlichen Kollegen an der Linie – indem er einfach genug ist, dass Nicht-Ingenieure ihn per Hand trainieren können, sein Verständnis der Aufgabe kommuniziert, zeigt, wohin er als Nächstes geht, und andere Verhaltensweisen, die ihn zu einem weiteren Kollegen/Cobot an der Linie machen. Diese Lösungen ermöglichen es Unternehmen, bestehende Mitarbeiter zu halten und ihnen Wachstumschancen zu geben, während kollaborative Roboter als Werkzeug eingesetzt werden, das viele Aufgaben automatisiert, für die Unternehmen Schwierigkeiten haben, Personal zu finden.