Kollaborative Roboter (Cobots) in der Produktion einsetzen

Der Cobot zeigt, dass die Nutzung von Robotern in der Industrie immer leichter wird. Wir erklären die Grundlagen und zeigen, worauf es bei den ersten Schritten ankommt. 

ChatGPT war eindeutig der meistdiskutierte Technologie-Trend im Jahr 2023. Das einstige Nischenthema „Künstliche Intelligenz“ (KI) rückte ins Interesse von Öffentlichkeit und Unternehmen. Jetzt ist die Nutzung von KI nicht mehr nur Fachleuten vorbehalten: Man muss keine Programmiersprachen beherrschen, um erstaunliche Ergebnisse zu erzielen. Allerdings ist ChatGPT nur Teil einer größeren Entwicklung: Digitale Assistenzsysteme unterstützen Menschen „weitgehend selbstständig bei Aufgaben, die sie in ihrer beruflichen Tätigkeit ausüben“. Das Wissenschaftszentrum Berlin für Sozialforschung unterscheidet zwischen zwei Arten von digitalen Assistenzsystemen: für kognitive (wie im Fall von ChatGPT) und manuelle Tätigkeiten. Als Paradebeispiel für die zweite Kategorie gelten Collaborative Robots (Cobots), auf Deutsch: kollaborative Roboter.

Durch Cobots wurde eine Technologie für die breite Nutzung geöffnet. Die Einstiegshürden sind deutlich gesenkt. Das liegt zum Teil daran, dass eine aufwendige Programmierung entfällt. Hinzu kommen weitere Vorteile wie leichte Integration, schnell umrüstbare Werkzeuge, geringes Gewicht und vielfältige Einsatzgebiete. Dank dieser Benutzerfreundlichkeit spricht man zunehmend von der „Dekokratisierung der Robotik“. Doch wie ist ein Cobot eigentlich definiert? Wo setzt man am besten an, wenn man mit Cobots Prozesse automatisieren möchte? Und womit integriert man Cobots am besten in die Produktion? Das ist nämlich der entscheidende Unterschied zu einem Chatbot: Cobots sind auf Unterstützung angewiesen. Zur vollen Entfaltung benötigen sie eine passende Roboterperipherie, wie sie unser item Systembaukasten ermöglicht.

Cobot (kollaborativer Roboter): Definition und Vorteile in der Produktion

Obwohl es Unterschiede gibt, werden „Cobot“ bzw. „kollaborativer Roboter“ und „Leichtbauroboter“ häufig als Synonyme verwendet. Beim kollaborativen Roboter ist der Name Programm: Durch entsprechende Sensorik kann er mit dem Menschen kollaborativ zusammenarbeiten. Widerstandssensoren in den Gelenken sorgen dafür, dass die Bewegung gestoppt wird, sobald der Cobot auf ein Hindernis stößt. Je nach Anwendungsfall und Betriebsart lassen sich Sensorik und Schutzeinrichtungen ergänzen. Inzwischen ist der Cobot jedoch vor allem ein Synynoym für „Plug and Play“ und „Easy to use“.

Ein Leichtbauroboter dagegen ist ein industrieller Roboter mit folgenden Eigenschaften: Im Vergleich zu einem herkömmlichen Industrieroboter ist er kleiner, agiler und leichter. Grundsätzlich können Sie einen Leichtbauroboter als Cobot einsetzen. Hierbei müssen allerdings entsprechende Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Für die Programmierung eines Cobots werden intuitive Software, grafische Benutzerführungen und individuell anpassbare Konfigurationsvorlagen eingesetzt.

Aufgrund des geringen Gewichts können Sie einen Cobot auf einer mobilen Lösung anbringen. Dann lässt er sich für unterschiedliche Prozesse einsetzen.

Bei manchen Aufgaben genügt es, durch das Führen des Roboterarms einen Lernprozess anzustoßen und Wegpunkte einzuspeichern. Für Aufgaben wie die Sortierung und Vereinzelung von Schüttgut reicht dies jedoch nicht aus. In solchen Fällen kommt eine KI-basierte Software wie robobrain® ins Spiel. Es handelt sich um die Steuerungsplattform des Münchner Start-ups robominds. Dadurch verfügt der Cobot über eine Art Gehirn, das durch die Bilder einer 2D/3D-Kamera Input erhält. Da er durch die Software über vorbereitete Skills verfügt, muss er nicht angelernt werden. Unser Blogbeitrag zur Automatisierung im Labor zeigt, wie zwei Cobots von Universal Robots mit KI-Unterstützung sensible Laborproben sortieren. Beide befinden sich dabei in einer Roboterzelle auf Basis unserer Baureihe XMS.

Ein besonderer Vorteil von kollaborativen Roboter besteht darin, dass sie sich schnell umrüsten lassen. Je nach Anwendungsfall können Sie bestimmte Endeffektoren nutzen, die verschiedene Aufgaben übernehmen. Zur großen Auswahl gehören neben pneumatischen und elektromechanischen Greifern auch Systeme zum Schrauben, Schweißen oder Palettieren. Je nach verwendetem System ist sogar ein automatisierter Werkzeug- beziehungsweise Greiferwechsel innerhalb von Sekunden möglich. Aufgrund des geringen Gewichts können Sie einen Cobot auch auf einer mobilen Lösung befestigen. Dann lässt er sich leicht an unterschiedliche Einsatzorte transportieren.

Optimaler Einstieg in die Automatisierung durch kollaborative Roboter

Sie möchten zum ersten Mal einen kollaborativen Roboter nutzen? Am besten starten Sie mit einem kleinen und überschaubaren Pilotprojekt. Es ist nachvollziehbar, dass viele Unternehmen direkt eine zentrale Herausforderung lösen möchten. Damit sind jedoch häufig Eingriffe in bestehende Prozesse verbunden. Daher ist es besser, in einem kleinen, kostengünstigen Projekt Dinge auszuprobieren und schnell Ergebnisse zu erzielen. Später können Sie die gewonnenen Erkenntnisse gezielt einsetzen – und die Automatisierung mit Cobots Stück für Stück vorantreiben. Gleichzeitig haben die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter genügend Zeit, um sich mit dem neuen Roboter-Kollegen vertraut zu machen und das ganze Potenzial kollaborativer Roboter zu erfassen. Dazu gehört auch die Beschäftigung mit der einfachen Programmierung von kollaborativen Robotern, der Einstellung von Software und der Fehlerkorrektur. Ob durch die Einführung von Lean Production oder Cobots: Erfolgreiche Veränderungen etablierter Arbeitsprozesse in der Industrie stehen und fallen mit der Akzeptanz der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Für ein entsprechendes Projekt bieten sich Anwendungen am Anfang der Produktionskette an. Dazu gehören unter anderem Pick-and-place-Aufgaben und Maschinenbeschickung.

Kollaboratives Arbeiten verliert zunehmend an Bedeutung. Stattdessen rücken die einfache Integration, Inbetriebnahme und Nutzung von Cobots in den Vordergrund.

Bei der Maschinenbeschickung werden etwa Abkant- oder Prägepressen kontinuierlich mit Rohlingen bestückt. Es handelt sich um eine repetitive Aufgabe, für die Fachkräfte häufig überqualifiziert sind. Wenn sie durch Cobots entlastet werden, können sie ihr Talent für anspruchsvollere Aufgaben nutzen. Häufig lässt sich eine solche Roboter-Anwendung in kurzer Zeit im Unternehmen umsetzen. Sie haben es angesichts der Beispiele für erste Cobot-Einsätze bestimmt schon vermutet: Trotz ihrer Bezeichnung kommen Cobots nicht zwangsläufig in einer Mensch-Roboter-Kollaboration zum Einsatz. Eine gelegentliche Kollaboration zwischen Mensch und Roboter bei der Zuführung und Entnahme von Material ist inzwischen sogar der Normalfall. Gerade bei Schweißaufgaben oder der Palettierung hat sich dieses Vorgehen bewährt. Das ist keineswegs ein Nachteil, ganz im Gegenteil: Da sich kein Mensch in der näheren Umgebung befindet, muss sich der Cobot in der Produktion bei der Geschwindigkeit nicht zurückhalten. Kollaboratives Arbeiten bzw. die Mensch-Roboter-Kollaboration verliert daher zunehmend an Bedeutung. Stattdessen rücken die einfache Integration, Inbetriebnahme und Nutzung von Cobots in den Vordergrund. Zudem werden sie so weiterentwickelt, dass sich die Lücke zwischen ihnen und Industrierobotern immer mehr schließt. So nehmen Traglasten und Geschwindigkeit stetig zu. Modelle wie der SWIFTI™ CRB 1100 von ABB oder der UR30 von Universal Robots stehen exemplarisch für diese Entwicklung.

Modulare Roboterperipherie mit dem item Systembaukasten gestalten

Nach dem Pilotprojekt werden Cobots schrittweise an unterschiedlichen Stellen in der Produktion integriert. Aufgrund veränderter Anforderungen sind Erweiterungen und Anpassungen vorhandener Roboterlösungen nicht selten. Nimmt man all diese Faktoren zusammen, dann ist eine modulare Konstruktionsbasis darauf die perfekte Antwort. Die Roboterperipherie beeinflusst die Einsatzmöglichkeiten des kollaborativen Roboters unmittelbar. Daher ist es ein Muss, dass Sie die Peripherie frei gestalten und flexibel anpassen können. Realisieren Sie mit dem modularen item Systembaukasten eine Roboterperipherie, die präzise auf Ihren individuellen Anwendungsfall zugeschnitten ist. Im item Online Shop finden Sie zahlreiche Musterlösungen: Dazu gehören eine mobile Roboter-Insel mit Kabeldurchführung und Handgriff, ein Basis-Arbeitstisch für kollaboratives Arbeiten oder eine teilumhauste Kabine für den Cobot-Einsatz.

Rüsten Sie Ihre item Arbeitstische für die Erweiterung mit Robotik um: Dafür stehen Ihnen spezielle Roboter-Montageplatten für die Modelle aller gängigen Cobot-Hersteller zur Verfügung.

Profitieren Sie von den charakteristischen Vorteilen unserer Profiltechnik aus Aluminium: Alle Konstruktionen zeichnen sich durch geringes Gewicht und hohe Stabilität aus. Dank der vielseitigen Verbindungstechnik können Sie vorhandene Lösungen flexibel modifizieren und erweitern. So verwandeln Sie ein statisches Untergestell durch die Ergänzung von Rollen in eine mobile Variante. Bei Ihnen sind bereits item Arbeitstische im Einsatz? Dann rüsten Sie diese für die Erweiterung mit Robotik um: Dafür stehen Ihnen spezielle Roboter-Montageplatten für die Modelle aller gängigen Cobot-Hersteller zur Verfügung:

Kollaborative Robotik: Know-how und Produkte für Unternehmen aus der Industrie

Ganz gleich, ob Cobots in Ihrem Unternehmen bereits im Einsatz sind oder Sie sich nur informieren möchten: Unser Online-Angebot zur Robotik in der Industrie bietet Ihnen Expertenwissen und Anwendungsbeispiele direkt aus der Praxis. Für den Zugriff auf das Online-Training in der item Academy benötigen Sie lediglich ein item Benutzerkonto. Hier können Sie sich kostenfrei registrieren. Informieren Sie sich jetzt über die Automatisierung mit Cobots in der Produktion und passende Produkte:

• Online-Training: „Einführung in die Robotik“
• Robotik-Anwendungen mit item: Übersicht plus E-Paper
• Befestigungselemente plus Musterlösungen rund um Produkte für Cobots
• Blogbeitrag „Mensch-Roboter-Kollaboration: Vorteile von Cobots in der Industrie“
• Blogbeitrag „Roboter-Einsatzgebiete: Palettierung und Maschinenbeschickung“
• Blogbeitrag „Einsatzgebiete für Roboter: Schrauben und Schweißen“
• Blogbeitrag „Roboter-Anwendungen: Montage und Sortieren“
• Blogbeitrag „Vorteile von Robotern in der Industrie“
• Blogbeitrag „Roboter programmieren – kinderleicht und via Tablet“
• Blogbeitrag „Smarte Roboter im Labor – für automatisiertes Probenhandling“
• Blogbeitrag „Flexibler Robotertisch mit dem Plus an Design und Ergonomie“
• Blogbeitrag „Roboterlösungen für verschiedenste Anwendungsfälle“
• Blogbeitrag „Mensch-Roboter-Kollaboration: Beispiel für KMU“

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