Die konventionelle Robotik wurde in den 1970-1980er Jahren für die Automatisierung von Fertigungsprozessen mit hohen Stückzahlen entwickelt. Gerade die Automobilindustrie war ein großer Treiber dieser Technologie, da die Vorteile von konventioneller Industrierobotik sehr gut für wiederkehrende Prozesse wie das Schweißen, Kleben oder Lackieren genutzt werden konnten. Industrieroboter sind sehr genau, schnell, können für gefährliche Arbeitsschritte eingesetzt werden, tragen große Lasten und arbeiten nahezu ununterbrochen. Die Liste ließe sich mit vielen weiteren Punkten ergänzen.
Eine solche Form der Automatisierung ist jedoch nur für große Firmen, die große Stückzahlen produzieren, wirtschaftlich. Zudem gibt es selbst im Automobilbau viele Bereiche, in denen weiterhin händisch gearbeitet wird. Einer dieser Bereiche ist zum Beispiel die Montage. Die Gründe hierfür lassen sich über folgende Nachteile der konventionellen Industrierobotik erklären:
Expertensysteme – Die Programmierung dieser Robotersysteme ist sehr aufwendig und kann nur durch Experten durchgeführt werden. Dies führt zu hohen Kosten und einer langen Entwicklungszeit. Dadurch lohnt sich eine Automatisierung nur bei hohen Stückzahlen.
Positioniermaschinen – Konventionelle Robotersysteme wurden entwickelt, um hohe Schnelligkeit und Genauigkeit umsetzen zu können. Dies führt dazu, dass ihre Bauform nicht für feinfühlige Tätigkeiten, wie man sie zum Beispiel in der Montage benötigt, ausgelegt sind. Viele Tätigkeiten - etwa, wenn gewisse Kräfte eingeprägt werden müssen - können dadurch nicht mit herkömmlichen Robotern automatisiert werden. Der Fokus liegt also rein auf dem Positionsverhalten, nicht aber auf dessen Verhalten bei auftretenden Kräften. Dies führt direkt zum nächsten Punkt.
Gefährdung - Durch die Schnelligkeit und die fehlende Eigenschaft, Kollisionen zu erkennen, ist ein herkömmlicher Roboter für den Menschen gefährlich. Diese Gefahr wird erst durch die Trennung beider Arbeitsbereiche entschärft. Das klassische Bild, das wir mit einem Robotersystem verbinden, ist der Roboter hinter einem Zaun. Dies führt auch dazu, dass die Systeme nicht flexibel einsetzbar sind, da sie immer eine bauliche Trennung der Arbeitsbereiche benötigen.
Diese Einschränkungen führten dazu, dass viele Fertigungsprozesse auch bis heute noch nicht vollständig automatisiert sind und somit menschliche Arbeitskräfte benötigen, da die Kosten der vollständigen Automatisierung oftmals nicht den Nutzen rechtfertigen. Wegen des Kostendrucks wurden daher viele dieser Prozesse nach Fernost ausgelagert. Als Beispiel sei hier die Produktion von elektronischen Geräten genannt, die fast ausschließlich in Südostasien gefertigt werden. Neben logistischen Problemen schafft man sich dabei jedoch oftmals auch weitere Abhängigkeiten, die man durch eine hochautomatisierte Fertigung in Europa umgehen würde. Es bleibt daher gerade bei einer flexiblen Produktion von wenigen Stückzahlen eine Lücke zwischen der manuellen Tätigkeit und der vollständigen Automatisierung, wobei beide Varianten nur unzureichende Kompromisse darstellen.
In den letzten Jahren hat sich jedoch eine neue Generation von Robotern entwickelt, die eben diese Lücke durch ein vollkommen neues mechanisches, sensorisches und bedienungstechnisches Design schließen soll: die Leichtbaurobotik. Diese zeichnet sich durch drei wesentliche Eigenschaften aus:
Einfachheit – Sensitive Leichtbauroboter sollen von jedermann bedient und auch programmiert werden. Dies wird über eine einfache und übersichtliche Benutzeroberfläche und intuitive Bedienelemente direkt am Roboter realisiert. Für die Programmierung von Roboterbewegungen wird hauptsächlich das sogenannte „Handguiding“ eingesetzt. Dabei wird der Roboter per Hand an die gewünschte Position geführt und die Position gespeichert. Die Programmierung basiert meist auf Drag-and-Drop, wodurch einzelne Fähigkeiten aneinandergereiht werden. Dadurch werden keine Kenntnisse von Programmiersprachen vorausgesetzt.
Feinfühligkeit - Aus dem Begriff des "sensitiven Leichtbauroboters" lässt sich schon erahnen, dass bei diesen Robotern zusätzliche Sensoren für die Erfassung der Umwelt verbaut werden. Dies sind Sensoren, die die Kräfte und Momente am Roboter messen. Damit kann der Roboter die Krafteinwirkung auf ein Werkstück sehr genau steuern, wodurch sich eine Vielzahl an neuen Möglichkeiten eröffnen.
Sicherheit– Die Messung der Kräfte hat einen weiteren Vorteil. Kollisionen, bei denen ungewünschte Kräfte auftreten, können schon frühzeitig detektiert werden. Dadurch ist es erstmals möglich, Roboter und Menschen in einem Arbeitsbereich arbeiten zu lassen und Schutzzäune zu vermeiden, wodurch der Roboter auch einfacher als flexibles Werkzeug eingesetzt werden kann.
Wir bei SKILLbotics haben erkannt, welches Potential in der Leichtbaurobotik steckt. Aufgrund preiswerter Systeme können nun vor allem auch klein- und mittelständische Unternehmen die Chance ergreifen, flexible Automatisierungslösungen zu realisieren und Roboter dabei als Werkzeug einzusetzen. Denn genau als das sehen wir den sensitiven Leichtbauroboter: Als ein Werkzeug. Dieses soll für kurzfristige Automatisierungslösungen eingesetzt werden, um somit Flexibilität und gleichzeitig Effizienz zu gewährleisten.
Daraus haben wir eine konkrete Vorstellung von der "Fertigung der Zukunft" abgeleitet. Diese umfasst die folgenden Aspekte:
- Durch die stetig steigende Dynamik am Markt, die kürzeren Entwicklungszyklen und wachsenden Unsicherheiten muss die Produktion schnell auf Veränderungen reagieren. Der Produktionsprozess muss flexibel aufgebaut werden, damit einzelne Produktionsschritte nachfrage- oder fertigungsbedingte Veränderungen ohne großen zeitlichen und finanziellen Aufwand umgestaltet werden können.
- Ein hoher Grad an Automatisierung wird in der Zukunft für die Kosteneffizienz unvermeidlich sein. Dieser wird jedoch nicht ausschließlich durch klassische, teure und vollautomatisierte Anlagen realisiert, da die Flexibilität hierbei verloren geht und die Rentabilität erst bei hohen Stückzahlen gegeben ist. Diese Lücke in der Automatisierung wird zunehmend durch einzelne flexible Robotersysteme gefüllt werden, welche mehrere Tätigkeiten umsetzen können und einfach zu programmieren sind.
Der Produktionsmitarbeiter muss somit in diesem Umfeld vor allem eines realisieren: Er muss die Flexibilität in der Produktion gewährleisten. Er muss die Roboter als Werkzeuge einsetzen, um die Produktionsprozesse zu realisieren und bei Bedarf schnell umgestalten. Der Mitarbeiter muss daher die Roboter als Werkzeuge bedienen und einsetzten können. So wie es heute selbstverständlich ist, eine Bohrmaschine einzusetzen, so wird es in Zukunft normal sein, für temporäre Tätigkeiten einen Roboter einzusetzen. Dadurch bewegt sich das Tätigkeitsfeld vieler Werker weg von der reinen Produktionstätigkeit nach Vorgabe, hin zu einer Dirigententätigkeit von Hightech-Maschinen.
Die Umstellung ist auf lange Sicht unvermeidlich. So schön die Idee auch klingen mag, birgt sie offensichtlich auch ein entscheidendes Problem. Die Fähigkeiten im Umgang mit Robotersystemen sind in der breiten Belegschaft von produzierenden Unternehmen noch nicht vorhanden. Der Grund hierfür ist die Art und Weise wie das Robotik-Know-How bisher vermittelt wird. Meist gescheit dies in kostspieligenTagesseminaren bei Roboterherstellern.
Und genau hier setzen wir an. Wir von SKILLbotics wollen eine bezahlbare Möglichkeit zur Weiterbildung im Bereich der Robotik anbieten. Wir fokussieren uns dabei auf den Einsatz von Leichtbaurobotern im industriellen Umfeld. Du bekommst bei uns das Handwerkszeug vermittelt, um selbstständig und flexibel ein Robotersystem in Deinem Unternehmen einsetzen zu können. Du wirst sehen, die Arbeit mit dem Kollegen „Roboter“ macht Spaß und bedeutet Erleichterung.