Wie die Technik den Werker bei seiner Arbeit unterstützt und ihn bei anstrengenden oder gefährlichen Tätigkeiten entlastet, zeigt die Festo AG & Co. KG mit seinem Bionic Workplace. Zentraler Bestandteil der Arbeitsumgebung ist der pneumatische Leichtbauroboter Bionic Cobot. Der Roboter ist mit IT-Systemen aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz verbunden. Diese sind in der Lage, gesprochene Fragen des Menschen zu verstehen und zu interpretieren. So kann der Werker intuitiv mit dem Roboter zusammenarbeiten. Das lernende System kann auch Bilder der angeschlossenen Kamerasysteme sowie Positionsdaten und andere Informationen der übrigen Geräte aus der Arbeitsumgebung verarbeiten und verknüpfen. Es entsteht eine sogenannte semantische Karte, die durch maschinelles Lernen ununterbrochen wächst. Anschließend verteilt das System die Aufgaben sinnvoll auf den Roboter und die anderen Tools, um den Menschen optimal bei seiner Arbeit zu unterstützen.
Die dritte Hand an der Werkbank
Der Cobot ist in seinem Aufbau dem menschlichen Arm nachempfunden, von der Schulter über Oberarm, Ellbogen, Elle und Speiche bis zur Hand. Er macht sich dabei den natürlichen Wirkmechanismus von Bizeps- und Trizepsmuskel zunutze, also das effiziente Zusammenspiel von Beuger und Strecker, und das in allen seinen Gelenken. Dadurch kann er wie sein biologisches Vorbild sehr feinfühlige Bewegungen ausführen. Diese Bewegungen werden durch Luftdruck erzeugt, was ihn nachgiebig macht. So ist er in der Lage, unmittelbar und sicher mit dem Menschen interagieren. Möglich macht dies digitalisierte Pneumatik: Das eingesetzte Festo Motion Terminal eröffnet neue Lösungsräume für die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration und erlaubt dem Roboter sowohl kraftvolle und schnelle, als auch weiche und feinfühlige Bewegungsabläufe.
Je nach Aufgabenstellung lassen sich an den Cobot unterschiedliche Greifer anschließen. Seine Bedienung erfolgt intuitiv über ein eigens entwickeltes grafisches User Interface: Mit einem Tablet kann der Anwender die durchzuführenden Aktionen ganz einfach teachen und parametrieren. Anschließend lassen sich die definierten Arbeitsschritte per Drag and Drop in einer Zeitleiste beliebig aneinander reihen. Dabei wird der komplette Bewegungsablauf virtuell abgebildet und gleichzeitig simuliert. Schnittstelle zwischen dem Tablet und dem Festo Motion Terminal ist die Open-Source-Plattform ROS (Robot Operating System), auf der die Bahnplanungen der Kinematik berechnet werden.
Selbst lernender vernetzbarer Arbeitsplatz
Der Arbeitsplatz ist ergonomisch gestaltet und bis hin zur Beleuchtung individuell an den Menschen adaptierbar. Sensoren und Kamerasysteme erfassen die Positionen von Werker, Bauteilen und Werkzeugen, so dass der Mensch den Cobot über Bewegung, Berührung oder über die Sprache intuitiv steuern kann. Eine Software verarbeitet sämtliche Kamerabilder und Inputs der verschiedenen Peripheriegeräte. Aus diesen Informationen leitet sie den optimalen Programmablauf ab. Das System lernt mit jeder gelösten Aktion dazu und optimiert sich selbst. So gelangt man von einem gesteuerten, programmierten und festen Ablauf zu einem freieren Arbeiten.
Die gelernten und optimierten Prozesse und Fertigkeiten des Bionic Workplace lassen sich in Echtzeit auf andere Systeme dieser Art übertragen und global zur Verfügung stellen. So ist es möglich, Arbeitsplätze künftig als weltweit vernetzten Verbund aufzubauen und Wissensbausteine darin zu teilen, wobei die Kommunikation der jeweiligen Landessprache angepasst wird. Die Produktion wird dadurch nicht nur flexibler, sondern auch dezentraler: Werker können Produktionsaufträge etwa über Internetplattformen abrufen und sie eigenständig in Kooperation mit den Maschinen ausführen – abgestimmt auf individuelle Kundenwünsche und -bedürfnisse. Auch eine Fernmanipulation des Arbeitsplatzes ist denkbar.
Die Zukunft der Produktion ist flexibel – bei den hergestellten Produkten ebenso wie beim Arbeitsort und der Gestaltung der Arbeitsumgebung. Kurze Produktlebenszyklen und eine hohe Variantenvielfalt sind Anforderungen, die der industrielle Wandel mit sich bringt. Gleichzeitig ist wird es immer wichtiger, Mitarbeiter schnell und intuitiv in neue Aufgaben einweisen zu können. Vor allem bei monotonen oder gefährlichen Tätigkeiten könnten Roboter als Assistenzsysteme eingesetzt werden und den Menschen entlasten. Die strikte Trennung zwischen den Arbeitsbereichen von Mensch und Roboter wird zunehmend aufgehoben; es entsteht ein kollaborativer Arbeitsraum. Künstliche Intelligenz und Machine Learning machen Arbeitsplätze zu lernenden Systemen, die sich kontinuierlich weiterentwickeln, sich optimal an die Anforderungen anpassen und – vor allen Dingen – die Hand in Hand mit dem Menschen zusammenarbeiten und sich untereinander vernetzen können. eve
Wie Festos Werker Dave mit Hilfe des Bionic Workplace das Modell eines Kopfes aus Acrylglasscheiben herstellt, zeigt ein Video:
