2-Arm-Roboter blasen zur Montage-Offensive

Das besondere Kennzeichen des ABB-Forschungsroboters Frida ist die sichere Zusammenarbeit mit dem Menschen: „Er benötigt keine zusätzlichen Sensoren. Der Roboter ist gepolstert und die Antriebsleistung so schwach ausgelegt, dass nichts passieren kann" , erklärt Christoph Winterhalter, Leiter des ABB-Forschungszentrums in Ladenburg.

Grundlagen dafür wurden unter anderem im EU-Forschungsprojekt Rosetta gelegt. „Zusammen mit der Universität München haben wir untersucht, bei welchen Drehmomenten welche Schäden beim Menschen auftreten", so Winterhalter. Frida würde daher sofort die Genehmigung der Berufsgenossenschaft erhalten.

Weiteres Kennzeichen ist der Leichtbau: „Der Roboter wiegt inklusive Steuerung nur 25 Kilogramm, denn die beiden Arme sind aus Kunststoff", erklärt Winterhalter. Er kann daher leicht unter den Arm geklemmt und an einer Montagelinie neben einem Menschen platziert werden.

Mit einer Nutzlast von 500 Gramm eigne er sich etwa hervorragend für die Elektronikmontage, die aufgrund der kleinen Bauteile und komplexen Vorgänge oft noch manuell durchgeführt werde. „Frida soll allerdings keine Menschen durch Vollautomatisierung ersetzen, sondern Arbeitsplätze intelligent automatisieren, in dem der Roboter den Menschen stupide Montage-Tätigkeiten abnimmt", so der ABB-Forscher.

Einer ähnlichen Philosophie folgt der zusammen mit Fraunhofer-Forschern entwickelte Pi4-Workerbot der Berliner Pi4-Robotics. „Seine beiden Kameras können gleichzeitig verschiedene Aspekte prüfen, was ihn gerade für ermüdende Prüfaufgaben qualifiziert", so Geschäftsführer Matthias Krinke. Konzipiert wurde der 2-Arm- und 2-Augen-Roboter neben Inspektions- aber auch für Montageaufgaben: Dank spezieller Kraftsensoren in den Handgelenken ist der Roboter mit Fingerspitzengefühl ausgestattet – „das ist perfekt für Montageaufgaben, wo zwei Teile nicht gleich einrasten", so Krinke. Erst wenn sich die beiden Teile ohne Widerstand aufsetzen lassen, steckt der Roboter sie zusammen. Der Roboter kann mit Hilfe der kraftsensorischen Informationen die Fügestrategie anpassen und somit Teile optimal zusammenfügen.

Yaskawa leistet Pionierarbeit

Eine weitere Besonderheit ist die umfangreiche Ausstattung des Workerbot mit Bildverarbeitung. Für die räumliche Wahrnehmung kann eine optionale Time-of-Flight-Kamera mittig im Kopf montiert werden. Zudem können für Inspektionsaufgaben zwei Digitalkameras von Allied Vision Technologies am Kopf angebracht werden. Wie die Marktresonanz ist? „Es gibt zwar keine konkreten Bestellungen, aber eine Menge Interessenten, vor allem Metall- und Kunststoffverarbeiter", so der Pi4-Chef.

Bislang hatte nur Yaskawa/Motoman ein solches 2-Arm-Modell im Portfolio – hierzulande nicht mit überwältigendem Erfolg. „In Deutschland sind die Projekte noch sehr überschaubar", bestätigt Alexander Steiger, Vertriebsleiter Robots & Products bei der Yaskawa Europe .

Im Einsatz ist der 2-Arm-Roboter Motoman SDA10D etwa beim Kunden Debatin in der Nähe von Karlsruhe: „Er trennt dort Plastiktaschen, die aus einer Schweißmaschine kommen, an der Perforation auseinander und legt diese einzeln in einen Karton ab. Diese Arbeit wurde vorher manuell durchgeführt." Im Prinzip sei das 2-Arm-Konzept sehr gut geeignet für Handling, Prüfaufgaben und Montage, besonders für biegeschlaffe Teile, betont der Yaskawa-Mann.

Dennoch bleibt der große Boom hierzulande noch aus – im Gegensatz zu Japan: „Dort sind bei Toyota, für die wir ursprünglich den SDA20D entwickelten, bereits mehrfach 2-Arm-Roboter im Einsatz – für Applikationsfelder wie Handling, Schweißen und Prüfen", berichtet Steiger.

Das Ganze sei wohl auch ein Mentalitätsproblem, denn in Japan werde automatisiert, einfach weil es technisch möglich ist, so Steiger. „Zudem ist dort die Platznot viel größer: Und gerade der eingesparte Platz spricht eben für das 2-Arm-Konzept."

Forsetzung Seite 13

Pi4 will die Vorbehalte abbauen, in dem man dem Roboter menschliche Gesichtsausdrücke verpasst hat, die verschiedenen Betriebszuständen zugeordnet sind. Abzuwarten bleibt, ob das Menschliche die psychologischen Hürden senkt – oder sogar noch steigert. Yaskawas Steiger beispielsweise hat auch schon negative Erfahrungen gemacht: Bei einem Projekt fiel der 2-Arm-Roboter trotz wirtschaftlicher Vorteile aus dem Rennen, weil der Roboter dem Kunden allzu menschlich erschien.

Große Vorteile im Mittelstand

„Wenn den 2-Arm-Robotern die Zukunft gehören soll, ist eine angepasste Preisstruktur nötig. Zudem müssen Berührungsängste gerade in Unternehmen ohne Roboterfachmann forciert abgebaut sowie der Nutzen dieser Roboter aufgezeigt werden", kommentiert Arnd Buschhaus, der an der Universität Erlangen an dem 2-Arm-Konzept zur Montage von Elektromotoren forscht.

Grundsätzlich sieht er aber im Mittelstand große Vorteile solcher flexiblen Automatisierungskonzepte, gerade wenn die 2-Arm-Roboter eine geringe Masse und eine geringe Gefährdung des Menschen sowie eine intuitive Bedienung mit sich bringen: „Durch die menschenähnlichen Dimensionen, Arbeitsräume und die Möglichkeiten, zwei Objekte gleichzeitig zu manipulieren, ist eine einfache Abbildung des menschlichen Arbeitsablaufes möglich – Stichwort: Vorrichtungsarme Montage." ab

www.abb.de www.yaskawa.de www.pi4.de