Mensch-Roboter-Kollaboration Wie Menschen und mobile Produktionsassistenten erfolgreich zusammenarbeiten

Redakteur: Ute Drescher

Eine echte Kollaboration zwischen Mensch und Roboter bleibt bisher die Ausnahme. Nur wenige Systeme können sicher und flexibel mit Menschen zusammenzuarbeiten.

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Wichtigste Voraussetzung für die Kollaboration ist, dass der mobile Assistent direkt und ohne Schutzzaun mit Menschen zusammenarbeiten kann.
Wichtigste Voraussetzung für die Kollaboration ist, dass der mobile Assistent direkt und ohne Schutzzaun mit Menschen zusammenarbeiten kann.
(Bilder: Bosch)

Mittlerweile hat man sich an den Gedanken gewöhnt, dass Mensch und Maschine – oder noch deutlicher: Mensch und Roboter – eng zusammenarbeiten werden. In der Praxis beschränkt sich die Zusammenarbeit allerdings häufig auf ein bloßes Nebeneinander von Mensch und Maschine im Laufe eines Produktionsprozesses, eine richtige Zusammenarbeit ist aus Sicherheitsgründen nicht möglich. Stattdessen schirmen Schutzzäune die Menschen von den Robotern ab. Eine wirkliche Kollaboration birgt zu viele Gefahren, vor allem für die Mitarbeiter. Hinzu kommt, dass die meisten in der Fertigung installierten Roboter und Maschinen nicht flexibel genug sind, um ohne erheblichen Aufwand andere Aufgaben zu übernehmen. Dabei ist gerade vor dem Hintergrund zunehmend individualisierter Produkte mit kürzeren Lebenszyklen eine schnelle Reaktion auf sich ändernde Marktanforderungen mehr als wünschenswert.

Entlastung für die Mitarbeiter

Was zeichnet also den Produktionsassistenten der Zukunft aus? Innerhalb des Produktionsprozesses fast aller Industriezweige gibt es Arbeiten, die besonders anstrengend, eintönig oder schmutzig sind – genau die Tätigkeiten, die kein Produktionsmitarbeiter gerne übernimmt. Hier sorgt der automatisierte „Kollege“ für Entlastung. Gleichzeitig ermöglicht er den Mitarbeitern, sich auf hochwertigere Tätigkeiten zu konzentrieren. Ein konkretes Beispiel: Bei Montagearbeiten an einem Handarbeitsplatz bereitet der Produktionsassistent die Arbeitsteile entsprechend vor, damit sie später vom Mitarbeiter zusammengefügt werden können. Auch für monotone Tätigkeiten, die dennoch eine hohe Präzision erfordern, eignet sich ein solcher Assistent. Ebenso für konzentrationsintensive und mitunter gefährliche Tätigkeiten wie die Überprüfung von Batterien für hybridbetriebene Fahrzeuge mit hohen elektrischen Spannungen. Diese Aufgaben kann künftig der automatisierte Produktionsassistent übernehmen. Dadurch können Facharbeiter entlastet und die Qualität verbessert werden, weil sich typische Fehler in Folge der Monotonie bei einem Roboter nicht einschleichen.

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Für die Kollaboration entwickelt

Wichtigste Voraussetzung dafür ist, dass der mobile Assistent direkt und ohne Schutzzaun mit Menschen zusammenarbeiten kann. Diese Voraussetzung erfüllen bislang nur wenige Systeme in vollem Umfang. Darunter der Apas-Assistant der Robert Bosch GmbH, der als erstes Robotersystem von der deutschen Berufsgenossenschaft für die Zusammenarbeit mit Menschen ohne Schutzzaun zertifiziert wurde. Versehen mit mit einem Sechs-Achs-Industrieroboterarm, sensitivem Drei-Finger-Greifer und 3D-Kamerasystem wurde der Apas-Assistant speziell für die direkte Kollaboration mit dem Menschen entwickelt. Er benötigt keine speziellen Schutzvorrichtungen, da sein Greifarm mit einer hochsensiblen Sensorhaut ausgestattet ist. Damit erkennt der Assistent ohne jede Berührung, wenn ein Mensch ihm zu nahe kommt. Ist dies der Fall, stoppt er sofort seine Arbeit und wartet, bis der Mitarbeiter den Gefahrenbereich wieder verlassen hat. Das integrierte Kamerasystem erlaubt dem Apas darüber hinaus den einfachen Positionswechsel, so dass er auch für neue Aufgaben an anderer Stelle im Werk schnell eingerichtet werden kann.

Mobile Produktionsassistenten wie der Apas-Assistant sind nicht dafür konzipiert, die menschlichen Mitarbeiter zu ersetzen. Vielmehr geht es darum, die jeweiligen Fähigkeiten und Stärken von Mensch und Maschine geschickt miteinander zu verbinden. Dabei bringt der Mensch eine einmalige Problemlösekompetenz mit, der automatisierte Assistent die nötige Präzision und Ausdauer.

Miteinander statt gegeneinander

Allerdings sind die meisten aktuell verfügbaren Industrieroboter auf wenige, vordefinierte Aufgaben spezialisiert und lassen sie sich häufig nur in einem bestimmten Bereich einsetzen. Der knapp 1,70 Meter große und 230 Kilogramm schwere Apas-Assistant hingegen ist so konzipiert, dass er sich schnell über eine intuitive, dialoggesteuerte Bedienoberfläche für neue Einsatzbereiche einrichten lässt. So eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Interaktion: Ob zwei Mitarbeiter und ein Produktionsassistent kollaborieren, zwei Roboter einer Fachkraft zuarbeiten oder drei Assistenten einen Teil der Fertigung komplett automatisieren – die Produktionsverantwortlichen können je nach Bedarf zwischen verschiedenen Szenarien des Mischbetriebs wählen und diese schnell umsetzen. Nachdem der Apas-Assistant sich bereits in etlichen Bosch-Werken bewährt hat, verrichtet er seine Dienste jetzt auch bei externen Kunden in der Automobilindustrie – und hat sich vom Produktionsassistenten der Zukunft bereits zum Produktionsassistenten der Gegenwart entwickelt.

Auf einen Kaffee mit dem Assistenten

Pünktlich zur Motek 2015 stellt Bosch die neue Funktion Apas Speedswitch vor. Diese erweitert ab 2016 das Sicherheitskonzept des Apas-Assistant und ermöglicht es, zusätzlich zum Nahbereich des Roboters auch einen Fernbereich zu überwachen und damit die Arbeitsgeschwindigkeit des Apas-Assistant auf die An- beziehungsweise Abwesenheit von Menschen einzustellen: Solange kein Mitarbeiter in der Nähe ist, arbeitet er mit maximaler Geschwindigkeit. Sobald der Erkennungsbereich betreten wird, wechselt der Assistent auf eine sichere Geschwindigkeit. Mit Apas Speedswitch werden so volle Kollaborationsfähigkeit und hohe Prozessgeschwindigkeit intelligent miteinander verknüpft.

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Passend dazu ist der mit der Sensorhaut geschützte Roboterarm des Apas-Assistant auch als Einzelkomponente erhältlich. Ab kommendem Jahr kann die sensorhautgeschützte Roboterkinematik auch unabhängig von der mobilen Apas-Basis eingesetzt werden. Besucher der Motek können sich auf der Messe ein eigenes Bild machen: An der Kaffeebar serviert der Apas-Assistant Kaffee.

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