Assistenzroboter Roboter assistieren den Menschen in der Produktion

Der Einsatz von Assistenzrobotern im Produktionsalltag nimmt zu. Doch für eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration ist die passgenaue Sicherheitssensorik genauso wichtig wie die geeignete Greifertechnik.

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Die zweite VDI-Fachkonferenz „Assistenzroboter in der Produktion“, die am 9. und 10. Dezember in München stattfand, setzte sich mit der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) im Industriealltag auseinander. Am Institut für Mechatronische Systeme der ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ist die Entwicklung zur Integration von Mensch und Roboter in einem Arbeitsraum bereits seit zehn Jahren ein Thema.

Am IMS Institut für Mechatronische Systeme werden Technologien entwickelt, welche es ermöglichen, die sogenannte Assistenzrobotik sicher und nutzbringend für produzierende Unternehmen einzusetzen.

Prof. Dr.-Ing. Hans Wernher van de Venn, Institutsleiter und Tagungsleiter, erklärt: „Vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 hat dieses Thema eine besondere Bedeutung gewonnen. Assistenzrobotiklösungen sind in der Produktion eines der Schlüsselelemente des Industrie-4.0-Konzeptes. Sie erlauben intelligente, aufgabenadaptive Prozessführungen, neue Formen der Mensch-Roboter-Kooperation und eine effiziente Produktion bis zur Stückzahl eins, wenn sie richtig eingesetzt werden.“

Grundsätzlich sind Anwendungen, welche ein hohes Maß an intelligenter Prozessführung enthalten, besonders geeignet für Assistenzrobotikanwendungen. Ebenso komplexe Füge- und Montageoperationen und Abläufe mit monotonen und sich wiederholenden Operationen, vor allem in Verbindung mit ergonomisch ungünstigen Arbeitsbedingungen oder schweren Werkstücken. „Damit leistet die Assistenzrobotik auch einen wichtigen Beitrag zur Arbeitsergonomie und der künftigen Problematik der alternden Belegschaft von Unternehmen. Die Kombination vom Menschen mit seinen kognitiven Fähigkeiten und der Maschine mit Kraft, Ausdauer und Genauigkeit kommt hier am besten zur Geltung“, unterstreicht van de Venn.

Hand in Hand mit dem Roboter

Ein konkretes, serienreifes Anwendungsbeispiel für die Mensch-Roboter-Kollaboration mit schweren Traglasten stellten Judith Apold, Projektingenieurin Neue Fertigungstechnologien, und Harald P. Schenk, Gruppenleiter Exterieur, Zentrale Fertigungsplanung der Adam Opel AG in Rüsselsheim, vor. In einem gemeinsamen Pilotprojekt mit dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg wurde der Türeinbau beim Opel Insignia mittels MRK umgesetzt. Eckdaten, die dabei sichergestellt wurden, waren sowohl die realen Opel-Produktionsdaten als auch der Fließbetrieb in Originaltaktzeit.

„Der Roboter greift die über ein Gehänge angelieferte Fahrzeugtür und positioniert sie an der Einbaustelle. Dabei überwachen Laser-Scan-Systeme den Arbeitsbereich des Roboters. Sollte der Mitarbeiter in dieser Phase in den Bewegungsbereich des Roboters eintreten, stoppt dieser sofort. Dem Mitarbeiter wird über eine Signallampe angezeigt, ab wann er in den Arbeitsbereich eintreten darf. Hat der Roboter die Tür positioniert und die Synchronisierung mit der Linie abgeschlossen, betritt der Mitarbeiter seinen Arbeitsbereich, befestigt die Tür am Fahrzeug und erteilt abschließend per Knopfdruck die Freigabe für den Roboter, der in die Ausgangsposition zurückfährt und mit der nächsten Montageoperation beginnt. Der Mitarbeiter muss dazu den Arbeitsbereich des Roboters verlassen, der ab dann wieder per Laserscanner überwacht wird“, beschreibt Apold den Prozess.

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