Sechs Robotik-Experten

Nachgefragt: Welche Robotik-Trends sich abzeichnen und wo es hapert

| Autor: Karin Pfeiffer

Teamwork: In Wertschöpfungsketten arbeiten Roboter und Mensch künftig buchstäblich Hand in Hand.
Teamwork: In Wertschöpfungsketten arbeiten Roboter und Mensch künftig buchstäblich Hand in Hand. (Bild: Pilz)

Taktgeber der Produktion, die Mensch-Maschine-Kollaboration, Flexibilität? Alles Kernthemen der Robotik – und ohne spezielles Know-how kaum denkbar. Genau das steckt vor allem in den Komponenten. elektrotechnik AUTOMATISIERUNG hat nachgefragt und erfahren, bei welchen Technologien es noch hapert und wo die Reise hingeht.

Welche Trends zeichnen sich bei der Robotik ab? Wir haben sechs Experten der Automatisierungsbranche mit ihren unterschiedlichen Blickwinkeln befragt.

  • Oumayma Mima Grad, Marketing Communications Manager, Yamaha Motor Europe, IM Division
  • Jörg Reger, Geschäftsführer ABB Automation
  • Dr. Manuel Schön, Product Management Controller, Pilz
  • Andreas Kaiser, Business Development Manager, Rollon
  • Gunther Sälzler, Field Business Leader Architecture & Software, Rockwell Automation
  • Olaf Ophoff, Leiter Geschäftsbereich Automation Systems, Turck

elektrotechnik AUTOMATISIERUNG: In der Automatisierungs-Branche herrscht bekanntlich viel Dynamik. Stellt die Robotik andere Anforderung an die Komponenten-Zulieferer als – zumindest bislang – der Anlagen- und Maschinenbau?

Olaf Ophoff ist Leiter Geschäftsbereich Automation Systems bei Turck: „Ein weiterer ganz wesentlicher Aspekt ist die Verfügbarkeit der Robotik. Gerade an Greifwerkzeugen sowie im Außeneinsatz herrschen oft unterschiedliche Umgebungsbedingungen und unterschiedliche Werkstücke. “
Olaf Ophoff ist Leiter Geschäftsbereich Automation Systems bei Turck: „Ein weiterer ganz wesentlicher Aspekt ist die Verfügbarkeit der Robotik. Gerade an Greifwerkzeugen sowie im Außeneinsatz herrschen oft unterschiedliche Umgebungsbedingungen und unterschiedliche Werkstücke. “ (Bild: Turck)

Olaf Ophoff: Robotik ist ein weites Feld in unterschiedlichen Ausprägungen. Spezielle Anforderungen sind daher, abhängig vom Robotertyp, stets differenziert zu betrachten. Es gibt jedoch Gemeinsamkeiten hinsichtlich der technologischen Anforderungen. Da sind zunächst die Taktzeiten: Ein Investment in Robotik soll sich möglichst schnell amortisieren, dabei stehen Taktzeiten und Verfügbarkeit im Vordergrund. Immer dynamischere Bewegungen sind gefordert, die Automatisierungskomponenten müssen daher immer robuster werden.

Andreas Kaiser: Roboter sind unserer Erfahrung nach stärker standardisiert als Werkzeugmaschinen. Dadurch ergeben sich gewisse Eintrittsbarrieren, die man erfüllen muss. Dies gilt sowohl für die Akzeptanz der Hardware-Lösung als auch für die Verfügbarkeit eines zuverlässigen After Sales Netzwerks.

Oumayma Grad: Jedes Robotik-Automatisierungsprojekt beinhaltet Anforderungen an kundenspezifische Entwicklungen, die in der Regel das Greifen und Handhaben von Teilen betreffen. Diesbezüglich unterscheiden sich Roboter-Lösungen nicht so sehr von der herkömmlichen Automatisierungstechnik. Andererseits ermöglichen die heutigen SCARA- und kartesischen Roboter für leichte mechanische Montagen eine sehr hohe Flexibilität: von Rekonfigurationen bei kleinen Änderungen in der Montage eines Produkts bis zur schnellen und kostengünstigen Umprogrammierung für völlig neue Aufgaben.

elektrotechnik AUTOMATISIERUNG: Welche technologischen Entwicklungen und Trends zeichnen sich für Sie ganz generell in der Robotik ab?

Dr. Manuel Schön; Product Management Controller, Pilz GmbH & Co. KG: „Fahrerlose Transportsysteme sind ein Beispiel für besonders dynamische Applikationen.“
Dr. Manuel Schön; Product Management Controller, Pilz GmbH & Co. KG: „Fahrerlose Transportsysteme sind ein Beispiel für besonders dynamische Applikationen.“ (Bild: Pilz)

Dr. Manuel Schön: Gefragt sind dynamische und mobile Lösungsansätze für Produkte in Losgröße 1. Um den Mitarbeiter in der Fertigung zu unterstützen, werden flexible, leichte und modulare Roboter zur Verfügung stehen. Im Gegensatz zu den großen Montagerobotern, die hinter Schutzzäunen schwere Lasten hantieren. In Zukunft werden kleinere Roboter dem Menschen verstärkt assistieren, zum Beispiel bei monotonen Aufgaben. Wir sprechen von Servicerobotik, einem Begriff, der bisher vor allem im Dienstleistungsbereich geprägt wurde. Der Mensch behält die Aufgaben, bei denen er seine kognitiven Vorteile gegenüber dem Roboter ausspielen kann, wie beim Greifen von filigranen Teilen oder bei komplexen Fügeaufgaben.

Jörg Reger: Wir sehen drei große Trends in der Entwicklung der Robotik: Kollaboration, Digitalisierung und Vereinfachung. Die Fabrik der Zukunft benötigt Automatisierungslösungen, die sich flexibel an stets wechselnde Anforderungen anpassen können. Sie müssen in der Lage sein, eine moderne Produk­tion zu unterstützen, die durch eine hohe Variantenvielfalt und kleine Losgrößen geprägt ist. Die Bedeutung der Mensch-Maschine-Kollaboration und der Einsatz verschiedener Robotertypen werden daher über die nächsten Jahre weiter steigen. Unser kollaborativer Roboter Yumi kann etwa ohne weitere Schutzmaßnahmen Hand in Hand mit dem Menschen arbeiten und so Produktionsprozesse gemeinsam mit ihm erledigen. Zulieferer und andere Partner lassen sich dank Industrie 4.0 in die Wertschöpfungskette integrieren, das Kundenerlebnis verbessert sich dadurch deutlich. Industrieunternehmen müssen dazu jedoch Systeme aufsetzen, die es ihnen erlauben, die Intelligenz ihrer Produktionsanlagen zu nutzen. Intelligente Roboter und Systeme, lernende Maschinen und moderne Software und Analysemethoden, die riesige Datenmengen nicht nur verarbeiten können, sondern auch die richtigen Schlüsse daraus ziehen, sind die treibenden Kräfte in der vierten industriellen Revolution.

Gunther Sälzler: Sprechen wir von Robotern in der industriellen Fertigung, ist meist von Cobots die Rede, die in nächster Nähe zu Menschen in den Fertigungshallen stehen. Industrieroboter sind mittlerweile weit verbreitet, die Zusammenarbeit mit Menschen Seite an Seite ist allerdings weitgehend neu. An dieser Stelle ist vor allem der Sicherheitsaspekt von Bedeutung. Sicherheitssensoren, eine Beschränkung des Drehmoments von Robotern und eine umfangreiche Absicherung vor Systemangriffen, bzw. Hackerangriffen, sind hier die technologischen Aspekte, die unsere Konzentration verdienen. Die räumliche Trennung von Industrierobotern, die nur einen Arbeitsschritt ausführen, ist bei den neuesten Cobots aufgehoben.

Oumayma Mima Grad, Marketing Communications Manager Yamaha Motor Europe, IM Division: „Der Löwenanteil künftiger Verbesserungen wird sich im Softwarebereich abspielen.“
Oumayma Mima Grad, Marketing Communications Manager Yamaha Motor Europe, IM Division: „Der Löwenanteil künftiger Verbesserungen wird sich im Softwarebereich abspielen.“ (Bild: Ingolf Pompe/Yamaha)

Oumayma Grad: Die industrielle Bildverarbeitung ist eine wichtige, sich ständig weiterentwickelnde Technologie in dieser Klasse von Robotern, um die Komponenten-Erkennung und Greiferausrichtung bei der Komponenten-Aufnahme zu beschleunigen. Bei Yamaha haben wir die Bildverarbeitungsfunktionen unserer Hochgeschwindigkeits-SMT-Bestücker genutzt, um die Pick & Place-Effizienz der Roboter zu erhöhen. Darüber hinaus ist die eingesetzte Fördertechnik, wenn Roboter in geschlossenen Montagezellen eingesetzt werden, häufig riemengetrieben, einfach und limitiert. Wir haben diese Einschränkung mittels eines einzigartigen Roboter-Linearfördermoduls überwunden, das sauberer, leiser, platzsparender, flexibler und programmierbar als Teil eines homogenen Roboterprozesses agiert. Man kann sogar ein einzelnes Modul anhalten und Montagearbeiten durchführen, ohne die Komponente, die es trägt, zu entladen. Das verschafft eine hohe Flexibilität bei der Optimierung des Workflows zur Steigerung von Geschwindigkeit und Effizienz bei gleichzeitiger Kostensenkung.

BUCHTIPPDas Buch „Industrieroboter“ ist ein Handbuch für KMU mit Tipps und Tricks zum Thema Robotereinsatz. Es werden die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik vermittelt und Methoden erläutert, wie bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch Robotereinsatz automatisieren lässt.

Olaf Ophoff: Insbesondere die IP67-Technologie, also Komponenten direkt am Roboter ohne Schaltschrank, sind das Mittel der Wahl und verlangen höchste Effizienz in puncto Wärmeabfuhr, Verkabelung und Kosteneffizienz. Sensorik und intelligente Feldbusmodule in der Nähe der Sensorik, die latenzfrei dezentrale Logik und so die kurzen Taktzeiten ermöglichen, sind immer wichtiger am Roboterarm und somit am Fertigungs­prozess. Hohe Resistenz gegen Vibrationen, Stöße und Robustheit, zum Beispiel durch Vollverguss, oder andere konstruktive Maßnahmen, sind für Sensoren und I/O-Module unerlässlich. Entsprechende Komponenten reduzieren die erforderlichen Leitungslängen und damit die Belastung durch Bewegung, was höhere Standzeiten ermöglicht. Und der Einsatz von Technologien wie IO-Link bietet zahlreiche Vorteile, etwa bei der Diagnose der Automatisierungskomponenten. Auch die funktionale Sicherheit ist im Wandel. Da Mensch und Roboter immer enger kollaborieren, muss die Sicherheitstechnik so gestaltet sein, dass eine reibungslose Zusammen­arbeit möglich ist und gleichzeitig die Gefährdung des Menschen ausgeschlossen wird. Auch hier gibt es bereits viele Ansätze, sichere Sensorik in Kombination mit dezentraler sicherer Steuerungstechnik mit hohem Nutzen einzusetzen. Und ein dritter Aspekt: Roboterzellen werden modularer.

Andreas Kaiser, Business Development Manager bei Rollon: „Roboter sind unserer Erfahrung nach stärker standardisiert als Werkzeugmaschinen. Daraus ergeben sich gewisse Eintrittsbarrieren.“
Andreas Kaiser, Business Development Manager bei Rollon: „Roboter sind unserer Erfahrung nach stärker standardisiert als Werkzeugmaschinen. Daraus ergeben sich gewisse Eintrittsbarrieren.“ (Bild: Rollon)

Andreas Kaiser: Eine der aktuellen Herausforderungen ist es, die Linearachse auf dasselbe kollaborative Level zu heben, auf dem sich der kollaborative Roboter befindet.

elektrotechnik AUTOMATISIERUNG: Welche Technologien müssten aus Ihrer Sicht hier noch verstärkt weiterentwickelt werden? Und woran hapert es vielleicht noch?

Olaf Ophoff: Wireless-Technologien und lokale Funkverbindungen werden zunehmend interessanter. Technologien wie die berührungslose Übertragung von Energie und Daten sind ein Schlüssel, der zum Beispiel im Bereich der Werkzeugwechselsysteme bereits heute von Turck mit einer Lösung bedient wird. Ein weiterer ganz wesentlicher Aspekt ist die Verfügbarkeit der Robotik. Gerade an Greifwerkzeugen sowie im Außeneinsatz herrschen oft unterschiedliche Umgebungsbedingungen und unterschiedliche Werkstücke. Ein Beispiel ist der Palettenroboter, der auch mit stark benutzten, also nicht maßhaltigen Paletten umgehen muss, mit nassen und trockenen Paletten, die sich im Gewicht unterscheiden, sowie verschmutzten Paletten in verschiedenen Größen. Sicher ein extremer Fall, aber genau hier ist nicht nur die Konstruktion wichtig, sondern vor allem auch die Zusatzdaten, die aus dem Roboter selbst, der Sensorik und den Aktoren gewonnen werden können und so einen Aufschluss geben, wie zuverlässig der Prozess noch funktioniert. Die gewonnenen Daten erhöhen die Verfügbarkeit und die Resilienz des Prozesses, indem auf ihrer Basis zum Beispiel am Greifer nachgesteuert wird. Darüber hinaus dienen die Zusatzdaten zur vorausschauenden Wartung, um Service-Intervalle optimal zu planen. Die Szenarien im Sinne von Industrie 4.0 – von Ersatzteilbeschaffung bis hin zu selbstlernenden Systemen – gelten für die Robotik genau wie für den Maschinenbau. Hier sehe ich Potenziale, die heute bei weitem noch nicht ausgeschöpft werden.

Jörg Reger, Geschäftsführer der ABB Automation GmbH:„Für Roboter besteht ein hohes Potenzial durch KI, Machine Learning, Sensoren, Visionssysteme.“
Jörg Reger, Geschäftsführer der ABB Automation GmbH:„Für Roboter besteht ein hohes Potenzial durch KI, Machine Learning, Sensoren, Visionssysteme.“ (Bild: ABB)

Jörg Reger: Ein weiteres wichtiges Element ist die Vereinfachung der Programmierung, Installation und Bedienung von Robotern. Aufgrund der immer komplexeren Automatisierung wird es zunehmend wichtiger, intuitive Instrumente bereitzustellen, die den Anwendern zu besseren Entscheidungen verhelfen. Darüber hinaus sollten Anwender die Integrationsfähigkeit weiterer Produktionssysteme in die gesamten Anlagen prüfen und auf offene, zukunftsfähige Schnittstellen und Plattformen achten. Damit ist das Thema nicht ausgereizt: Gerade für Roboter besteht ein hohes Potenzial für die Erweiterung des Leistungsspektrums durch Künstliche Intelligenz, Machine Learning oder den Einsatz von Visionssystemen und Sensoren. Und Produktionsumgebungen müssen schnell geändert werden können: Das setzt voraus, dass Automationslösungen schnell und ohne hohen Aufwand programmiert, getestet und in den Live-Betrieb gebracht werden können. Hierbei hilft unsere leistungsstarke Simulations- und Offline-Programmier-Software Robot Studio.

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05.11.18 - Robotersysteme liegen im Trend – immer mehr Unternehmen setzen auf die automatisierten Helfer. Doch ab wann lohnt sich die Anschaffung eines Industrieroboters? lesen

Dr. Manuel Schön: Fahrerlose Transportsysteme (FTS), die in der Intralogistik zum Einsatz kommen, sind ein Beispiel für besonders dynamische Applikationen. Und darin liegt auch die Herausforderung! Sowohl die Komponenten als auch die Rahmenbedingungen müssen an das Umfeld angepasst werden. Dafür muss jede einzelne Applikation ganzheitlich betrachtet werden. Bislang ist die Service- und Industrierobotik aus Sicht der Normung nicht vereinbar. Hier sehen wir unsere Aufgabe darin, die Normung aktiv für die Fertigung der Zukunft mitzugestalten.

Gunther Sälzler, Field Business Leader Architecture & Software bei Rockwell Automation: „Ein Unfall, der durch einen Hacker, der eine industrielle Anlagen angreift, ausgelöst wird, darf sich niemals ereignen."
Gunther Sälzler, Field Business Leader Architecture & Software bei Rockwell Automation: „Ein Unfall, der durch einen Hacker, der eine industrielle Anlagen angreift, ausgelöst wird, darf sich niemals ereignen." (Bild: Rockwell)

Gunther Sälzler: Damit die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine reibungslos abläuft, sind Sicherheitskonzepte unerlässlich. Die physischen Sicherheitskomponenten sind hier allerdings schon auf einem guten Weg. Da sich die industrielle Vernetzung aber stetig weiterentwickelt und Cybersecurity ein Feld ist, das einem stetigen Wandel unterliegt, sind es vor allem die Softwarekomponenten, die wir im Blick behalten müssen. Ein Unfall, der durch einen Hacker, der eine industrielle Anlagen angreift, ausgelöst wird, darf sich niemals ereignen. Dafür verbessern wir stets unser Cybersecurity-Lösungsportfolio und die entsprechenden Hardware-Module.

Oumayma Grad: Ein Bereich, der sich immer für kontinuierliche Verbesserungen anbietet, ist die Vereinfachung und Beschleunigung der Roboter-Programmierung. So werden wir wenig oder gar keine Veränderung des äußeren Erscheinungsbildes bezüglich Größe, Bewegungsachsen und Art der verwendeten Greifer oder Werkzeuge sehen. Der Löwenanteil künftiger Verbesserungen wird sich im Softwarebereich abspielen.

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