Der heutige Beitrag beleuchtet die Philosophie der Programmierung und Bedienung von Leichtbaurobotern. Ein zentraler Punkt beim Design von modernen Robotersystemen ist die einfache und intuitive Bedienung und Programmierung dieser Systeme. Der Grund hierfür ist, dass diese Systeme als ein neues Werkzeug des Fertigungsmitarbeiters (Werker) entwickelt wurden. Dies bedeutet, dass zukünftig der gewöhnliche Werker in der Lage sein muss, diese Robotersysteme zu bedienen aber auch zu programmieren. Um dies zu ermöglichen, wird die Komplexität der Programmierung auf ein Mindestmaß reduziert, um somit jedem einen Zugang zur Robotik zu verschaffen.
Konventionelle Roboter sind hingegen reine Expertensysteme. Das heißt, dass vor allem die Inbetriebnahme von konventionellen Robotern nur von hoch qualifizierten Spezialisten vorgenommen werden kann. Robotikexperten sind jedoch rar und teuer. Bei großen Automatisierungsprojekten mit hohen Stückzahlen fällt dies nicht zu sehr ins Gewicht. Kleinere, vielleicht auch nur temporäre Automatisierungsprojekten kommen jedoch aufgrund von hohen Kosten oder fehlendem Personal häufig nicht zustande.
Leichtbauroboter mit ihrer einfachen Bedien- und Programmierbarkeit sollen dem entgegenwirken, da diese gerade NICHT als Expertensystem, sondern als Systeme für jedermann entwickelt wurden.
Die Entwicklung von Expertensystemen hin zu Systemen für jedermann ist in vielen anderen technischen Bereichen erkennbar - beispielsweise bei der Computertechnologie. Hier waren die PCs in den 80er Jahren auch erst nur für Experten geeignet. Erst mit der Verbesserung der Bedienbarkeit durch zum Beispiel grafische Oberflächen wurde der Markt für eine größere Masse an Menschen geöffnet. Es ist also erkennbar, dass erst durch die Verbesserung der Benutzbarkeit (Usability) ein technisches Produkt für die breite Masse zugänglich wird.
Wie die vereinfachte Bedienung und Programmierung an einem Leichtbaurobotersystem konkret aussieht, wird nachfolgend am Beispiel des Franka Emika-Robotersystems gezeigt.
Für eine einfache Bedienung dieser Systeme wurde die Komplexität reduziert, wodurch nur wenige Bedienelemente auf oder am Panda zu finden sind. Die Benutzeroberfläche ist web-basiert, so dass der Roboter mit einem herkömmlichen PC bedient werden kann. Dabei besteht immer eine Verbindung zwischen der grafischen Oberfläche und den Bedienelementen am Roboter. Die Programmierung geschieht über eine grafische Programmieroberfläche, bei der das Programm über Drag-and-Drop aus einzelnen Bausteinen gebildet wird. Jeder Baustein wird anschließend über spezifische Parameter beschrieben. Diese sind zum Beispiel die Zielposition und die maximale Geschwindigkeit. Im Wesentlichen besteht die Programmierung also nur aus einer Parametrierung. Das heißt, es müssen nur noch Zielgrößen und bestimmte Rahmenbedingungen vorgegeben werden. Alles Weitere wird von der Robotersteuerung so berechnet, dass sich der Bediener darum nicht kümmern muss.
Wie dies konkret aussieht, zeigt das folgende Video. Dabei wird das Vorgehen bei einer beispielhaften Pick-and-Place-Anwendung vorgestellt.
Ein weiteres zentrales Konzept bei der Programmierung ist die Handführung. Wie der Name schon vermuten lässt, wird dabei der Roboter „an die Hand genommen“ und an eine gewünschte Position gebracht. Der Mensch steuert also den Roboter durch seine Interaktion. Dies bietet, anstelle von Bedienknöpfen und Joysticks, eine sehr intuitive Möglichkeit den Roboter zu bewegen. Die Sicherheit wird, wie im folgenden Video zu sehen ist, durch einen Zustimmtaster gewährleistet.
Durch die sensorischen Fähigkeiten ist die Bewegung des Roboters dabei sehr feinfühlig und intuitiv. Zudem sind auch sehr schnelle Bewegungen möglich. Dies ermöglicht zusätzlich zur intuitiven Programmierung eine enorme Zeitersparnis.
Diese Konzepte ermöglichen es also schon in kürzester Zeit, ein Leichtbaurobotersystem zu bedienen und zu programmieren. Nichtsdestoweniger sind gewisse Grundfähigkeiten im Umgang mit Robotern notwendig. Dieses grundsätzliche Know-How machen wir als Skillbotics in unserem Core-Kurs für jedermann zugänglich. Die Grundlagen werden in einem E-Learning-Kurs am Franka Emika-Robotersystem vorgestellt. Für die App-basierte Programmierung wird das TQ-Robotics Core-App-Package verwendet, welches die Umsetzung vieler industrieller Anwendungen ermöglicht. Neben der Vermittlung des theoretischen Know-Hows ist der praktische Einsatz ein weiterer Schwerpunkt im Kurs.