Die Automatisierung von Tätigkeiten, seien es kognitive oder physische, werden immer mehr durch Technologien übernommen. Dadurch werden zukünftig viele Tätigkeiten nicht mehr von Menschen durchgeführt. Nichtsdestotrotz sehen wir weiterhin den Menschen als zentraler Bestandteil in einer industriellen Fertigung. Seine Aufgaben werden sich nur ändern, da er vielmehr zum Dirigenten der Technologie wird.
Es stellt sich jedoch die Frage, welche Eigenschaften die Tätigkeiten oder Arbeitsschritte haben müssen, damit sie für eine Automation, beispielsweise durch Roboter, interessant werden. Hier haben wir drei Schlüsseleigenschaften formuliert, anhand derer eine Tätigkeit, je nach Ausprägung der Eigenschaften, auf die Automatisierungsfähigkeit bewertet werden kann.
Wiederkehrend – Der Einsatz von Technologie zur Ausführung von Arbeitsschritten ist in den meisten Fällen nur bei wiederkehrender Aufgabenausführung interessant. Für Tätigkeiten die nur wenige Male durchgeführt werden ist eine Automatisierung weniger attraktiv, da der Automatisierungsaufwand im Vergleich zum Automatisierungsnutzen zu gering ist. Anfänglich wurden deshalb auch nur Roboterautomationen in Fertigungsprozesse mit sehr hohen Stückzahlen, wie beispielsweise in der Automobilproduktion, eingesetzt.
Strukturiert – Roboter müssen sich in ihrer Umwelt zurechtfinden. Je strukturierter diese Umwelt ist, desto einfacher ist dessen Einsatz. Strukturiert heißt hierbei, dass sich die Umwelt nicht oder nur wenig ändert und diese dem Roboter bekannt ist. Der Roboter kann sich also in seiner Umwelt orientieren. Unter diesem Aspekt lässt sich auch erklären, warum in den vergangenen Jahrzehnten viele Arbeitsschritte durch Software automatisiert wurden. Standardisierte Datenbanken sind eine perfekte Grundlage für entscheidungsgetriebene (z.B., wenn-dann-…) Algorithmen.
Physische Interaktion – Was für uns Menschen selbstverständlich ist, ist für einen Roboter unter Umständen sehr komplex bis zu nicht lösbar. Überall dort wo die physische Interaktion zwischen Roboter und der Umwelt im Vordergrund steht, tut sich die Technik bislang noch schwer. Ein Beispiel ist die menschliche Hand. Das Greifen von Gegenständen ist für uns Menschen so intuitiv, dass dies selbst über das Unterbewusstsein funktioniert. Technologisch ist dieses Problem jedoch noch lange nicht gelöst, selbst nach jahrzehntelanger Forschung.
Diese Eigenschaften mussten noch vor einiger Zeit sehr stark ausgeprägt sein, damit eine Automatisierung wirtschaftlicher wurde. Technologische Weiterentwicklungen ermöglichen mittlerweile auch schon eine Automatisierung, selbst wenn die Eigenschaften nur zum Teil oder gar nicht gegeben sind. Beispielsweise lassen sich durch den Einsatz von modernen Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) Roboter auch zunehmend in unstrukturierten Umgebungen einsetzten (siehe Staubsaugroboter). Zudem wird die Technologie immer preiswerter. Dadurch schwindet ebenfalls der Druck auf eine hohe Ausprägung der Eigenschaften, da zum Beispiel durch die verringerten Investitionskosten der Einsatz von Industrierobotern selbst bei kleineren Stückzahlen wirtschaftlicher wird.
Die sensitive Leichtbaurobotik (oft auch kollaborierende Roboter oder kurz Cobots) ist gerade im industriellen Bereich eine perfekte Blaupause wie durch technologische Entwicklungen neue Automatisierungspotenziale gehoben werden. Durch den Fokus auf eine einfache und intuitive Bedienung und Programmierung wird der Programmieraufwand für Aufgaben deutlich gesenkt, wodurch kleine Stückzahlen interessant werden. Der Einsatz von KI-Methoden, beispielsweise in Verbindung mit Kamerasystemen, lassen die Roboter auch in unstrukturierten Umgebungen zurechtfinden. Das bekannte Problem des „Griffes in die Kiste“ hat sich mittlerweile vom Benchmark-Problem der Forschung zum Industriestandard entwickelt. Interessant ist zudem, dass Leichtbauroboter gerade für die physische Interaktion mit dem Menschen entwickelt wurden. Das sensorische Design ermöglich völlig neue Möglichkeiten, wie Aufgaben gelöst werden können. Auch solche, bei denen die physische Roboter-Umgebungs-Interaktion, also die Handhabung von Interaktionskräften, im Vordergrund stehen.
Aus diesem Grund möchten wir in den kommenden Beiträgen die Technologie der Leichtbaurobotik im Detail vorstellen. Stück für Stück stellen wir dabei die Technologie, die zugrundeliegenden Konzepte sowie die dadurch entstehenden Schlussfolgerungen vor. Viel Spaß beim Lesen.