Einfach automatisieren mit Modulen und speziellen Robotik-Baukästen

Robotik

Einfach automatisieren mit Modulen und speziellen Robotik-Baukästen

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Der Einstieg in die Automation mit Robotern ist derweil relativ leicht – technologisch und ökonomisch. Mit Greifarmen oder modularen Baukästen aus Aktuatoren, Steuerung und Software ergeben sich selbst für anspruchsvolle Industrie-Anwendungen neue Möglichkeiten jenseits etablierter Hightech-Industrieroboter. Die Herausforderung: Die Komponenten und Systeme müssen übersichtliche Investitionskosten bei entsprechender Leistung, Sicherheit und einfacher Inbetriebnahme bieten.

Nico Schröder, Korrespondent KEM Konstruktion, Augsburg

Inhaltsverzeichnis

1. Digitaler Marktplatz zu Robotik geplant
2. Kunden sollen profitieren
3. Module und System-Baukästen am Markt
4. Einfache Roboterprogrammierung im Fokus

 

Manuelle Prozesse zu automatisieren, stellt Anforderungen an Roboter, die mindestens so mannigfaltig wie Anwendungen und Unternehmen selbst sind. Auf der Hannover Messe 2019 werden Hard- und Softwarehersteller mit unterschiedlichen Ansätzen zu sehen sein, die doch sehr ähnliche Ansprüche und Ziele verfolgen: Die Investitionskosten sollen sinken und weit unter denen für klassische Industrieroboter liegen beziehungsweise sollen sich die Roboterkomponenten und -systeme schnell amortisieren. Die Hersteller setzen auf Modularität, arbeiten an einer gewissen Offenheit sowie Kompatibilität und gehen mit Komponenten, Systemen und Softwareprodukten an den Markt, um Anwendern unter anderem eine möglichst einfache Inbetriebnahme und Bedienbarkeit zu bieten.

So wird es gerade in Hinblick auf die Investitionskosten für kleine und mittelständische Unternehmen interessanter, auf Roboter zu setzen. Nur die Automation via Robotik bleibt alles andere als trivial und mit einigen komplexen Fragen verbunden: Welche Anbieter und Dienstleister gibt es, um in die Robotik einzusteigen? Was passt zusammen? Oder: Wie geeignet sind die Lösungen letztlich?

Einen offensiven Weg der Low-Cost-Automation geht Igus mit seinen Mehrachsgelenkrobotern und Portalrobotern, um preisgünstig, schnell und individuell automatisieren zu können. Zur Hannover Messe präsentiert Igus den Ansatz eines 4- bis 5-Achs-Gelenkarmroboters aus Kunststoff: Seine kompakten und leichten Gelenkarme sind schmier- und wartungsfrei sowie langlebig ausgelegt. Das Spiel des Arms wurde durch ein Kunststoff-Design weiter reduziert, was eine höhere Präzision ermöglichen soll. Aufgrund integrierter Kabelkanäle werden die Leitungen als eingehauste Generation innen geführt, um Bauraum zu sparen und die Gelenkarme für eine Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) vorzubereiten. Der neue DC-Gelenkarm soll sich individuell konfigurieren und – je nach Art der Anwendung – zusätzlich mit Greifern, Kameras oder Sensorik verschiedener Hersteller ausstatten lassen.

Digitaler Marktplatz zu Robotik geplant

Kunden, die an Robotik-Automatisierungslösungen interessiert sind, will Igus künftig über einen digitalen Marktplatz dabei unterstützen, passende Low-Cost-Automation-Lösungen schnell zu finden und zu integrieren – egal, ob mit Einzelkomponenten oder Komplett-lösungen. Dazu sagt Stefan Niermann, Leiter des neu geschaffenen Geschäftsbereiches Low Cost Automation bei Igus: „Das Modell des Online-Marktplatzes zeigt auf der Hannover Messe erstmalig, wie eine Zusammenarbeit von Unternehmen, die in diesem Bereich aktiv sind, direkte Vorteile für den Kunden bringen kann, um schnell und einfach in eine kostengünstige Automatisierung einzusteigen. Im ersten Schritt zeigen wir diesen Showcase in Halle 17 als Webseite auf dem Igus-Stand.“

Der Kunde müsse entscheiden können, welche unterschiedlichen Komponenten – wie Gelenkarme, Kameras, Steuerungen – er für seinen kostengünstigen Roboter möchte. Er soll vielmehr seine
individuelle Auswahl treffen und sich sicher sein, dass die angebotenen Komponenten auch miteinander arbeiten können. Ein „Robot-Designer“ soll bei der Konstruktion und Simulation der Anwendung helfen. Laut Niermann beschäftige Igus aktuell auch die „zusätzliche Option der Integratoren-Auswahl“.

Kunden sollen profitieren

Vom Marktplatz sollen letztlich Kunden profitieren, die manuelle Aufgaben ohne eigenes Robotik-Knowhow einfach automatisieren möchten, genauso wie Profis, die ihre eigene spezifische Lösung zusammenstellen. Für Anbieter soll das Marktplatz-Modell darüber hinaus einen leichten Zugang zu einem sich rapide entwickelnden Marktsegment bieten. Auf dem Messestand sollen Partner wie Beckhoff, IFM oder Schunk mit ihren Komponenten in bewegten Anwendungen bereits zu sehen sein. Und auch im Modell des Online-Marktplatzes sollen sich viele dieser Anbieter wiederfinden.

Auf besonders sichere Automation und entsprechende Module für die Servicerobotik hat sich Pilz ausgerichtet. Der Automatisierer erweiterte sein Portfolio zur Automatica 2018 um Module – Manipulator-, Steuerungs-, Bedien-, und Software-Modul – für die ServiceRobotik im industriellen Umfeld. Zur aktuellen Entwicklung des Produkt- und Geschäftsbereiches sagt Susanne Kunschert, geschäftsführende Gesellschafterin bei Pilz: „Auf die Service-Robotik-Module und unsere Automatica-Messeapplikation haben wir eine sehr positive Rückmeldung bekommen. Aktuell testen Pilotkunden unsere Module. Die Anwender finden sich sowohl im industriellen Umfeld als auch in Forschungseinrichtungen und Universitäten. Durch die globale Wirkung der Messe ist das Interesse über den deutschen Markt hinaus gegangen. Wir haben auch Kundenanfragen aus den USA, Asien und europäischen Ländern.“

Wesentliches Merkmal der Modul sei Offenheit: Mithilfe des Open-Source-Frameworks ROS (Robot Operating System) sollen Anwender auch ohne Expertenkenntnisse in der Programmierung eine Robotik-Applikation flexibel erstellen können. Entsprechend bietet Pilz für ROS-Pakete Tutorials sowie einen Produktsupport für seine Software an. Momentan entwickle man zudem die Anwenderfreundlichkeit weiter. Im Rahmen des Forschungsprojektes namens Easy Cohmo wird gemeinsam mit dem Fraunhofer IPA und Verbundpartnern eine gestengesteuerte Programmierung erarbeitet. Darüber hinaus plant Pilz die Integration weiterer Produkte in ROS.
So sollen Anwender künftig in der Lage sein, direkt von ROS aus mit dem Automatisierungssystem, der konfigurierbaren Kleinsteuerung, der dynamischen Schaltmatte oder dem Sicherheits-Laserscanner des Automatisierers zu kommunizieren.

Module und System-Baukästen am Markt

Schunk spielt in der Anbindung von Greifern eine wichtige Rolle und bietet bereits einen End-of-Arm-Baukasten, der die Anbindung an Roboter von Universal Robots (UR) vereinfacht. Ein Programm standardisierter Komponenten für die 6-achsigen Leichtbauroboter von UR umfasst sowohl das Greifen und Wechseln als auch das Messen von Kräften und Momenten. Speziell abgestimmte Schnittstellen und Adapter sorgen dafür, dass sämtliche Module des Baukastens mit den UR-Roboterarmen kombiniert und schnell gewechselt werden können. Die Schnittstellen der Greifer, Schnellwechselmodule und Sensoren sind innerhalb des Baukastens aufeinander abgestimmt. Sämtliche Module können per Plug-and-Work mit den Roboterarmen verbunden werden. Darüber hinaus vereinfachen spezielle Plugins die Inbetriebnahme, sodass gerade auch Einsteiger von einem schnellen und unkomplizierten Start in die Automatisierung profitieren können.

Speziell zur kommenden Hannover Messe wird Schunk erläutern, welche Möglichkeiten und Chancen intelligente Greifsysteme in Industrie 4.0 bieten und wie Digitalisierung sowie künstliche Intelligenz Handhabungsprozesse bereichern können. „In den kommenden Jahren wird die industrielle Handhabung neu erfunden“, ist Prof. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung sowie Chief Innovation Officer (CINO) bei Schunk, überzeugt.
Wo früher aufwändig jeder einzelne Schritt programmiert wurde, sollen Handlinglösungen von morgen sehr viel selbständiger agieren: „Der Markt fordert schon heute Greifsysteme, die sich zügig und intuitiv in Betrieb nehmen lassen und sich selbsttätig an variierende Greifsituationen anpassen. Zusätzlich werden die Kollaboration von Mensch und Roboter sowie die Kommunikation zwischen den am Produktionsprozess beteiligten Komponenten rasant an Bedeutung gewinnen. Intelligenz, Vernetzung und Kollaboration werden zu Treibern der Produktionsautomatisierung“, sagt Glück.

Technologiestudien werden auf der Hannover Messe auch einen konkreten Ausblick dazu erlauben, wie Handhabungslösungen mithilfe des maschinellen Lernens künftig in der Lage sein werden, auf Grundlage vorhandener Datenbestände und Algorithmen Gesetzmäßigkeiten zu erkennen und entsprechende Reaktionen abzuleiten. So nutzt Schunk beim Smart Gripping die Daten mehrerer Sensoren, um durch Daten-Korrelation neue Informationen zu erhalten und intelligent Entscheidungen zu treffen. Mittel- und langfristig, so die Einschätzung des Greifsystemspezialisten, geht der Trend zum autonomen Greifen: Im Zusammenspiel mit 2D- und 3D-Kameras werden Greifer in der Lage sein, Kollisionen zu vermeiden, sie werden wissen, wie Werkstücke zu greifen sind, und gemeinsam mit dem übergeordneten Handhabungssystem die optimale Greifstrategie entwickeln. Letztlich sollen Greifsysteme in die Lage versetzt werden, Teile eigenständig zu handhaben und die zugrundeliegenden Algorithmen selbständig weiter zu verfeinern.

Einfache Roboterprogrammierung im Fokus

Eines der größten Hindernisse für die Anschaffung von Industrierobotern im produzierenden Mittelstand sind – neben den hohen Investitionskosten – meist fehlende Fachkräfte für die Inbetriebnahme und Programmierung von Robotern. Aktuell greifen Unternehmen für die Programmierung von Industrierobotern häufig auf externe Dienstleister zurück. Darum konnten Industrieroboter bisher vor allem für monotone Aufgaben mit sehr hohen Stückzahlen kosteneffizient eingesetzt werden –beispielsweise in der Automobilbranche. Sie bestellt aktuell noch 40 Prozent aller Industrieroboter weltweit und setzt sie vorwiegend für die Automatisierung in der Linienfertigung ein. Kleine und mittlere Unternehmen müssen den Industrieroboter allerdings flexibler einsetzen können, damit sich die Anschaffung lohnt.

Das Unternehmen Drag&Bot hat deshalb am Fraunhofer IPA ein Betriebssystem für Industrieroboter entwickelt, mit dem sich via Drag-and-Drop aus verschiedenen Bausteinen Roboterprogramme zusammensetzen lassen. Mittels intuitiver Software sollen Industrieroboter so ohne IT-Know-how instruiert werden können. Die Funktionsabläufe werden zunächst in der Cloud-Lösung nach dem Drag-and-Drop-Prinzip zusammengefügt. Bei der Parametrisierung der einzelnen Funktionsblöcke unterstützen verschiedene Bedien- und Eingabehilfen, sogenannte Wizards. Der Nutzer führt zum Beispiel den Roboterarm per Handführung, Teach Pendant oder über die Navigation im System an die gewünschte Position. Bewegungsmuster werden erkannt und der Wizard diese Information automatisch. Die häufigsten Tätigkeiten von Robotern mit Drag&Bot sind das Handling von Teilen, die Palettierung von Werkstücken und das Be- oder Entladen von Maschinen. Auch komplexere Anwendungen wie Schrauben, Klipsen von Kabeln oder das Fügen von Zahnrädern sind mit den bereits verfügbaren Zusatzmodulen möglich. Für Roboterapplikationen, die eine intelligente Bildverarbeitung benötigen, stehen Schnittstellen zu gängigen Smartcams und etablierten Software-Produkten zur Verfügung. „Mit Drag&Bot wird die Roboterprogrammierung so einfach wie die Bedienung eines Smartphones«, verspricht Martin Naumann, Gründer und Geschäftsführer von Drag&Bot.

www.igus.de

www.pilz.com

www.schunk.com

www.universal-robots.com

www.ipa.fraunhofer.de

www.dragandbot.com

Details zu Low-Cost-Automation bei Igus
http://hier.pro/2ocb5


Stefan Niermann, Leiter des Geschäftsbereiches Low Cost Automation bei Igus
Bild: Igus

„Wir laden Komponenten- und Roboterhersteller, Integratoren und Endkunden ein, mit uns die Möglichkeiten eines Robotik-Marktplatzes intensiv zu diskutieren.“


Susanne Kunschert, geschäftsführende Gesellschafterin bei Pilz
Bild: Pilz

„In Schulungen vermitteln wir unseren Tochtergesellschaften das erforderliche Expertenwissen, um unsere Kunden umfassend
zu den Service-Robotik-
Modulen beraten zu können.“


Prof. Markus Glück, Geschäftsführer F&E und Chief Innovation Officer (CINO) bei Schunk
Bild: Schunk

„Der Markt fordert schon heute Greifsys-
teme, die sich zügig und intuitiv in Betrieb nehmen lassen und sich selbsttätig an variierende Greifsituationen anpassen.“


Martin Naumann, Gründer und Geschäftsführer von Drag&Bot
Bild: Fraunhofer IPA

„Mit Drag&Bot wird die Roboterprogrammierung so einfach wie die Bedienung eines Smartphones.“

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