Mensch-Roboter-Kollaboration in der KUKA Schwingenmontage.

„Sobald sie über einen Schutzzaun nachdenken müssen, springen die Meisten schon ab“

Wenn es um Automatisierung geht, ist es ein Ziel in der Industrie, Schutzzäune loszuwerden. Sie sind unflexibel und benötigen viel Platz. Fallen Schutzzäune weg, denken viele sofort an kleine, leichte Roboter, die sich vorsichtig bewegen und keine großen Lasten tragen können. Muss das denn zwangsläufig so sein, wenn sich Roboter und Mensch einen gemeinsamen Arbeitsraum teilen? Im Gespräch mit Christian Tarragona, Senior Vice President in der Forschung und Entwicklung von KUKA.

Christian Tarragona: Wir beobachten den Trend, dass diejenigen, die bisher noch nicht über Automatisierung nachgedacht haben, sich immer mehr für das Thema interessieren. Deren oberste Priorität hat, dass sie schnell und vor allem auch einfach einzelne Arbeitsschritte in der eigenen Fertigung automatisieren können. Sobald sie über einen Schutzzaun nachdenken müssen, springen die Meisten schon ab. Und genau hier kommt die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ins Spiel. MRK hilft wesentlich dabei, einfach zu automatisieren. Der Schutzzaun fällt weg und man kann dem Roboter einfach zeigen, was er zu tun hat – ohne einen hohen Programmieraufwand zu haben. Primär geht es also erst einmal drum, eine zuvor manuelle Tätigkeit nun zu automatisieren. Erst in einem zweiten Schritt wird dann darüber nachgedacht, wie sich Mensch und Roboter den Arbeitsraum teilen.

MRK heißt also gar nicht immer zwingend „Mensch-Roboter-Kollaboration“, sondern könnte bei vielen Applikationen auch für „Mensch-Roboter-Koexistenz“ stehen?

Christian Tarragona: Genau. Oder auch für Mensch-Roboter-Kooperation. Es gibt da sozusagen verschiedene Stufen. Bei der Koexistenz arbeiten Mensch und Roboter nebeneinander, die Arbeitsräume überlappen sich nicht und eine Berührung des Roboters ist nicht vorgesehen. Bei der Kooperation haben Mensch und Roboter einen gemeinsamen Arbeitsraum, arbeiten aber nicht bei jedem Arbeitsschritt Hand in Hand. Vielmehr gibt es eine definierte Eingriffszone, in der der Roboter seine Geschwindigkeit drosselt, sobald der Mensch hineingreift. Bei der Kollaboration arbeiten Mensch und Roboter in einem gemeinsamen Arbeitsraum. Berührungen zwischen beiden sind erlaubt und auch hier ist die Geschwindigkeit angepasst, damit zu jeder Zeit die Sicherheit gewährleistet ist.

Formen der Mensch-Roboter-Interaktion
Formen der Mensch-Roboter-Interaktion

Und geht das immer nur mit kleinen, sensitiven Robotern, mit einer geringen Traglast?

Christian Tarragona: Nein. Es gibt Projekte im Umfeld der MRK, die ganz bewusst mit größeren Industrierobotern umgesetzt werden. Da ist es dann für allem für die Bereiche interessant, die noch sehr wenig automatisiert sind. Ein Beispiel ist die Endmontage im Automobilbau. Die Arbeitsschritte sind sehr manuell. Im Fließbetrieb werden Sitze eingebaut, das Cockpit eingelegt, der Dachhimmel eingesetzt und Räder montiert. Integrieren wir nun Roboter in dieser manuellen Fertigungslinie, wäre das reine Koexistenz von Mensch und Maschine. Die Arbeitsschritte sind zwar klar zwischen Mensch und Roboter aufgeteilt aber Schutzzäune können an einer solchen Linie nicht installiert werden, weil – bedingt durch den Fließbetrieb – der Arbeitsraum des Roboters nicht statisch ist, sondern sich dem Fluss anpassen muss. Dies gilt auch für den Arbeitsbereich des Mitarbeiters. So kommt es gelegentlich zu Überlappungen beider Arbeitsbereiche.

Christian Tarragona, Senior Vice President KUKA Research and Development, über Mensch-Roboter-Kollaboration.
Christian Tarragona, Senior Vice President KUKA Research and Development, über Mensch-Roboter-Kollaboration.

Und wo, würden Sie sagen, liegen die Vor- und Nachteile von Kollaboration und Koexistenz?

Christian Tarragona: Arbeiten Roboter und Mensch ohne Schutzzaun und in getrennten Arbeitsräumen nebeneinander, ist es möglich, die Geschwindigkeit des Roboters zu erhöhen. Das steigert die Effizienz. In diesem Fall sind andere Parameter gesetzt, als das bei der Kollaboration der Fall wäre. Um von einem Arbeitsumfeld der Koexistenz zur Kollaboration zu kommen, muss ein gewisser Aufwand betrieben werden. Dabei ist die Sicherheits-Sensorik das entscheidende Kriterium, das den Unterscheid macht. Ziel ist es, dass ein Sicherheits-Inbetriebnehmer für solche eine Umstellung maximal eine halbe Stunde aufwenden muss. Generell aber gilt: Der Mensch soll in seiner Arbeit von intelligenten Systemen unterstützt werden. Mensch und Roboter arbeiten zusammen und ergänzen sich mit ihren komplementären Fähigkeiten ideal. Bei der Kollaboration geht es nicht allein um den Schutzzaun, sondern um den Mehrwert, der sich dadurch ergibt, dass der Werker in direkter Kollaboration mit dem Roboter arbeitet. Überall dort, wo ein Mehrwert durch die direkte Mensch-Roboter-Kollaboration entsteht, macht dies besonders Sinn. Vorteile, die sich daraus ergeben: vereinfachte Automatisierung, Verdichtung von Fläche, Materialzuführung ohne Anlagenstopp, verbesserte Zugänglichkeiten, flexiblere Zellenkonzepte, Programmieren durch Vormachen, sinnvolle Aufteilung von kognitiven Aufgaben, die der Mensch ausübt, und repetitiven Aufgaben, die der Roboter übernimmt. Abhängig von verschiedenen Einflussgrößen, wie Taktzeiten, Losgrößen, Mitarbeiterverfügbarkeiten und vor allem Prozessen, werden die automatisierten Produktionsstationen von morgen sinnvoll ausgestaltet sein. Dies kann von einer reinen manuellen Montagestation bis hin zu einer vollautomatisierten Schweißstation reichen. Dazwischen skaliert und gestaltet sich der Einsatz von MRK-Lösungen.

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