Frau in Arbeitskleidung steuert per Tablet Roboterarm auf fahrbarem Untergestell

Mensch-Roboter-Kollaboration gewinnt in der Produktion immer mehr an Bedeutung. Die Entlastung von menschlichen Mitarbeitern ist dabei nur einer von vielen Vorteilen. (Bild: item)

Robotik ist in der produzierenden Industrie seit Jahrzehnten als effizienter Weg zur Automation wiederkehrender Arbeitsschritte etabliert. Insbesondere in Zeiten von Digitalisierung und Industrie 4.0 gewinnt aber auch das gemeinsame Wirken von Menschen und Robotern immer mehr an Bedeutung. In den Fokus rückt hier das Einsatzgebiet Mensch-Roboter-Kollaboration – also die Zusammenarbeit von Menschen und Robotern. Hierbei werden Erfahrung, Urteilsvermögen und Flexibilität des Menschen mit der Kraft, Ausdauer und Genauigkeit von Robotern kombiniert. Eine Besonderheit: Menschen und Roboter werden nicht durch einen Schutzzaun getrennt, sondern teilen sich einen Arbeitsraum und können sogar dieselben Komponenten bearbeiten. Daraus ergeben sich viele Vorteile.

Vorteile von kollaborativen Robotern: Weniger Fehler, hohe Sicherheit 

Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration werden meist besondere Leichtbauroboter eingesetzt: sogenannte Collaborative Robots – kurz „Cobots“. Diese kollaborativen Roboter unterscheiden sich von klassischen Industrierobotern vor allem in puncto Flexibilität: Cobots lassen sich in Rekordzeit für neue Aufgaben umrüsten und sind dank ihres geringen Gewichts sehr mobil. Aufbau und Funktionsweise erinnern an einen menschlichen Arm. Vorrangig übernehmen Cobots monotone und repetitive Aufgaben, die Mitarbeiter zügig ermüden lassen, wodurch in der Regel die Fehlerquote steigt – Leichtbauroboter können hier also gezielt Abhilfe schaffen. Bei Bedarf können sie außerdem große Mengen an Daten liefern, die sich etwa für Big-Data-Anwendungen nutzen lassen.

Bei der unmittelbaren Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ist entscheidend, dass Unternehmen spezielle Maßnahmen und Vorkehrungen treffen, um die Sicherheit der Mitarbeiter zu gewährleisten. Solche Sicherheitsanforderungen für kollaborierende Roboter und ihre Arbeitsumgebung sind in der DIN ISO/TS 15066 festgelegt. Hierin werden unter anderem Obergrenzen für die maximale Kraft bestimmt, mit der ein Roboter bei Kontakt mit einem Menschen auf diesen einwirken darf. Diese Kräfte müssen somit auf ein ungefährliches Maß begrenzt werden. Entsprechende Sensoren sorgen dafür, dass die Cobots den Anforderungen gerecht werden. Einige besitzen sogar eine berührungsempfindliche Oberfläche: Bei Kontakt mit einem Menschen wird die Bewegung sofort gestoppt.

Kollaborative Arbeitsplätze mit item: So vielseitig wie die Robotik selbst

Kollaborativer Arbeitsplatz
(Bild: item)

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Mensch-Roboter-Kollaboration als wertschöpfendes Einsatzgebiet 

Kollaborierende Roboter finden in der produzierenden Industrie unter Berücksichtigung geeigneter Sicherheitskonzepte im direkten Umfeld von menschlichen Mitarbeitern Anwendung. Die sich daraus ergebenden Vorteile zeigen sich auch in den vielfältigen Einsatzgebieten. So gibt es neben der Mensch-Roboter-Kollaboration auch Einsatzgebiete, bei denen keine unmittelbare Zusammenarbeit von Mensch und Roboter erforderlich ist. Hier sind besonders diejenigen hervorzuheben, bei denen die Leichtbauroboter Aufgaben übernehmen, die von Mitarbeitern als belastend empfunden werden. Dazu gehören beispielsweise Schrauben und Schweißen – oder auch die Palettierung, wie das folgende Video zeigt.

Aus ergonomischer Sicht bieten kollaborierende Roboter also ebenfalls Vorteile. Diese enden jedoch nicht beim Übernehmen von Aufgaben, die eine anstrengende oder auf Dauer ungesunde Körperhaltung erfordern. Auch beim Bewegen von schweren Lasten hat die Mensch-Roboter-Kollaboration eine Antwort parat: Der Roboter-Kollege übernimmt die Traglast, während der menschliche Mitarbeiter sich schon mal auf die Bearbeitung des nächsten Bauteils vorbereitet. In der laufenden Produktion erhöht der Einsatz von Cobots somit die Fertigungseffizienz. Außerdem können die mechanischen Gehilfen immer gleiche Bewegungen mit einer für Menschen kaum umsetzbaren Wiederholgenauigkeit durchführen.

Flexible Integration von kollaborativen Robotern durch passenden Unterbau  

Damit ein kollaborativer Roboter seine Stärken voll ausspielen kann, benötigt er einen Unterbau, der seiner Flexibilität gerecht wird. Auf einer mobilen Roboterinsel montiert, kann ein kollaborativer Roboter beispielsweise in Sekundenschnelle von einem Einsatzgebiet zum nächsten transportiert werden. Hier bietet sich etwa eine Lösung wie die Roboterinsel mit integriertem Unterschrank von item Industrietechnik an. Diese ist nicht an einen Arbeitsplatz gebunden, sondern lässt sich flexibel und einfach an verschiedene Arbeitsplätze andocken. Auf der variablen Nutenpalette wird der Roboterarm positioniert, während das Gestell als Unterschrank dient. Die Dichtungsnuten der Profile XMS schützen zudem vor Staub und Schmutz – optimal für die produzierende Industrie. Auf Wunsch konstruieren Sie aber auch ganz individuelle Lösungen auf Basis der bewährten Aluminiumprofiltechnik und kommen dabei meist sogar ohne Sonderanfertigungen aus.

Cobots als Bereicherung für die Industrie

Das Bild zeigt die Titelseite des Whitepapers "Cobots als Bereicherung für die Industrie" von item
(Bild: item)

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