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DER KONSTRUKTEUR 6/2015

DER KONSTRUKTEUR 6/2015

ROBOTIK I SPECIAL

ROBOTIK I SPECIAL Robotik 4.0 Roboter der Zukunft haben viele Gesichter und können fast alles Michael Döppert Wohin entwickelt sich die Robotik, welche Anwendungsspektren wird sie sich erschließen können und welche konstruktiven Herausforderungen lassen sich daraus ableiten? Antworten auf diese Fragen können die hier exemplarisch ausgewählten und zusammengefassten neuesten Entwicklungen und angestoßenen Projekte geben. Knickarm- und Scara-Roboter kennen wir in industriellen Anwendungen schon lange. Hinzu kommen die Portalroboter, die in ihren unterschiedlichsten Geometrien nicht mehr so ganz dem Bild eines typischen Roboters entsprechen. Prinzipiell müssen aber auch z. B. fahrerlose Transportsysteme, die sich zweidimensional auf virtuellen Achsen bewegen, als eine Ausprägung der Robotik gesehen werden. Industrieroboter sind nämlich universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen bzw. Maschinen, die sich autonom in mehreren Achsen bewegen können. Sie kommen zum Einsatz für Handling- und Die Märkte für die Robotik der Zukunft, Robotik 4.0, sind heute schon vorhanden Montage-, Transport- und Inspektionsaufgaben, als Stand-alone-Maschinen oder eingebunden in Automaten und Fertigungslinien. Soweit der Ist-Stand der Robotik in wenigen Worten zusammengefasst. Zurzeit ist die Robotertechnik aber in einem beschleunigten evolutionären Prozess, der im Wesentlichen durch zwei Entwicklungen getragen wird. Das sind zum einen das Thema Mensch-Roboter-Kooperation in der industriellen Produktion und zum anderen das Thema Service-Robotik mit dem Blick in Anwendungen außerhalb der Produktionswelt. Beide Entwicklungen BTL_FB_Platu-bedingen ein neues Herangehen an die Robotertechnik. Veränderte Anforderungen stellen neue Herausforderungen an Entwicklung und Konstrukteure, an Maschinenkonzepte und natürlich auch an die eingesetzten Technologien und Komponenten. YuMi, der Mitarbeiter Seit der Hannover Messe 2015 kann YuMi bestellt werden, der weltweit erste echt kollaborative Zweiarm-Roboter. „YuMi ist das Ergebnis jahrelanger Forschung und Entwicklung und wird die Art und Weise der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter verändern“, erläutert Ulrich Spiesshofer, Vorsitzender der Konzernleitung von ABB. YuMi erweitert das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten für Robotik in automatisierten Fertigungsprozessen – vor allem der Kleinteilmontage. YuMi zeichnet sich durch seine beiden Arme, die flexiblen Hände, das universelle Material, Zu- und Abführsystem, die kamera-basierte Teilelokalisation, die Lead-Through Programming-Technologie und die äußerst präzise Bewegungssteuerung aus. Die Gesamtkonstruktion garantiert inhärente Sicherheit und ermöglicht somit ein Arbeiten in unmittelbarer Nähe zum menschlichen Mitarbeiter. YuMi besteht aus einem festen und zugleich leichten Magnesiumkorpus mit einem Kunststoffgehäuse und einer weichen Trägerpolsterung um Stöße zu absorbieren. Der Roboter verfügt über eine kompakte Bauweise mit menschlichen Abmessungen und Bewegungen, die dem menschlichen Kollegen ein sicheres Gefühl vermitteln. 01 YuMi erfüllt alle Sicherheitsanforderungen für die Mensch-Maschine-Kooperation 32 Der Konstrukteur 6/2015

SPECIAL I ROBOTIK Skelett des Nutzers und seiner Hände erzeugt. Mithilfe eines Gestenvokabulars interpretiert FiFi Veränderungen des Skeletts und sendet entsprechende Steuerbefehle an Fahrwerk und Hub. So wird FiFi zum folgsamen Laufburschen. Romeo, der Partner Das französische Unternehmen Aldebaran will Roboter entwickeln, die ältere Personen im Haushalt unterstützen. Mit Romeo geht man einen großen Schritt in diese Richtung. Romeo sieht beinahe aus wie ein Junge. 146 cm groß und mit weichen Registriert YuMi einen unerwarteten Kontakt, z. B. einen Zusammenstoß mit einem Menschen, ist er in der Lage, innerhalb von Millisekunden seine Bewegung zu stoppen. Die Wiederaufnahme der Bewegung ist so leicht, wie das Drücken der Playtaste auf einer Fernbedienung. YuMi hat auch keine Quetschpunkte, so dass beim Schließen und Öffnen der Achsen keine berührungsempfindlichen Stellen zu Schaden kommen können. So wird YuMi zum Mitarbeiter und vertrauensvollen Kollegen in der Montage. FiFi, der Laufbursche Ein Projekt des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) veranschaulicht, dass es nur ein kleiner Schritt vom Industrieroboter zum Serviceroboter sein kann. Auf der Hannover Messe 2015 hatte das KIT, einen ganz besonderen Helfer am Stand: FiFi, ein elektrischer Laufbursche, der treu wie ein Hund seinem Herrchen folgt und sogar dessen Lasten schleppt. Besucher konnten FiFi – ein gesten-gesteuertes Transportfahrzeug selbst ausprobieren und sich Handtasche oder Aktenkoffer nachtragen lassen. Konzipiert für den innerbetrieblichen Warenverkehr, lässt sich FiFi durch natürliche Gesten steuern: FiFi erfasst seine Umgebung mit einer 3D-Kamera, folgt dem Nutzer, erkennt Gesten und führt die entsprechenden Befehle aus. Indem es den Transport von Waren vereinfacht, macht 02 FiFi, der Laufbursche: 3D-Bildverarbeitung als Basis der Gestensteuerung FiFi die Prozesse effizienter und entlastet die Werker. „Mit FiFi haben wir ein Benutzerinterface entwickelt, das viel intuitiver und natürlicher ist, als die bisher in der Branche üblichen Systeme“, erklärt Institutsleiter Kai Furmans. „Ziel ist es, Technik wirklich handhabbar zu machen“. Der Nutzer hat keinen direkten Kontakt zur Maschine, eine eingebaute Kamera erzeugt ein 3D-Bild der Umgebung. Daraus wird über 3D-Bildverarbeitungsalgorithmen ein 03 Kleinantriebe mit hoher Leistungsdichte machen Romeo zum verlässlichen Helfer Gesichtszügen, die ihn freundlich wirken lassen. Bei Aldebaran sieht man Betreuungsroboter als die nächste industrielle Revolution - nach dem Auto, dem Computer und dem Smartphone. „Romeo wird fähig sein, Treppen zu steigen, Personen beim Gehen zu stützen oder selbstständig Gegenstände aus einem anderen Zimmer zu holen“, sagt Rodolphe Gèlin, Entwicklungschef bei Aldebaran. Darüber hinaus soll Romeo seine Besitzer an Termine erinnern oder ihnen mitteilen, wann sie ihre Medikamente nehmen müssen. Romeo kann die Emotionen seines Gegenübers lesen und passt sein Verhalten entsprechend an. Aldebaran arbeitet bereits seit 2009 an Romeo. Die lange Entwicklungszeit hat ihren Grund. Zwar besaßen die Entwickler bereits große Erfahrungen dank der Arbeit an Nao, dem kleinen Bruder von Romeo, der mehr als 3000 Mal verkauft worden ist. Doch es ist nicht einfach, einen Roboter größer zu machen. Die Technik von Nao mit seinen 57 cm und einem Gewicht von ca. 5 kg konnten die Entwickler nicht eins zu eins auf ein größeres Modell übertragen. Der Konstrukteur 6/2015 33

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