Zwei Mitarbeiter installieren einen Roboter

Für die internationale Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands ist es unabdingbar, die Robotik so einfach und so effizient wie möglich in allen produzierenden Unternehmen sowie mehr und mehr auch in Handwerksbetrieben zu etablieren. - Bild: Amorn - stock.adobe.com

Im zweiten Teil unseres Interviews zu Software-Baukästen für Robotik-Anwendungen erfahren Sie, wie groß die Rolle der Vorkenntnisse überhaupt noch ist, welche Unterschiede es in der Roboter-Programmierung gibt und warum sich Lehrer einen Kollegen Roboter anschaffen sollten. Hier geht es zu Teil 1 und den ersten beiden Fragen.

3. Welche Vorkenntnisse brauchen Anwender bei der Roboter-Programmierung?

Silke Glasstetter, Artiminds Robotics: “Natürlich ist eine gewisse technische Affinität und Fachkenntnis über die zu automatisierende Aufgabe unerlässlich, denn je nach Aufgabe spielt das Prozess-Know-how eine viel größere Rolle als die Expertise in Sachen Programmierung. Die Programmierung ist die reine Umsetzung, aber welche Randbedingungen, Einstellungen, Parameter, Kräfte, Taktzeiten et cetera eingehalten werden müssen ‒ das weiß der Prozess-Experte am besten.

Aber mittels der richtigen Software kann er quasi zum Robotik-Experten werden. Im Optimalfall erhält der Anwender vom Softwareanbieter auch Schulungen und individuelle Beratungsdienstleistungen, so dass er sein Wissen in Sachen Robotik sehr schnell ausbauen kann.”

Werner Kraus, Fraunhofer IPA
Werner Kraus, Fraunhofer IPA. - Bild: Fraunhofer IPA

"Anwender brauchen von Tag für Tag weniger Vorkenntnisse, da das Thema 'ease of use' von Robotern praktisch überall weiterentwickelt wird", sagt Werner Kraus, der die Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA leitet. Sein Forschungsschwerpunkt ist die kognitive Robotik, um Roboter in etablierten Anwendungen wie der Produktion effizienter einzusetzen und um neue Anwendungsfelder wie beispielsweise in der Landwirtschaft, Logistik oder im Gesundheitswesen zu erschließen.

Schweißfachkraft muss kein Roboterexperte sein

Werner Kraus, Fraunhofer IPA: “Anwender brauchen von Tag für Tag weniger Vorkenntnisse, da das Thema 'ease of use' von Robotern praktisch überall weiterentwickelt wird. Grundsätzlich muss man zwischen dem Prozesswissen und den Roboterkenntnissen unterscheiden. Kollegen, die beides beherrschen, gibt es kaum. Schweißfachkräfte sind insgesamt schon rar genug, Schweißfachkräfte, die gleichzeitig in Personalunion auch noch Roboter-Experten sind, noch viel seltener.

Das Programmiertool sollte daher dem Anwender also den Wissensbereich der Roboterkenntnisse abnehmen können. Der Schweiß-Fachexperte bringt hier sein Wissen zum Schweißvorgang ein und die erforderlichen Roboterkenntnisse stecken im Programm.”

Gunnar Bloss, werk 5: “Je intelligenter das Roboter-System umso automatisierter können auch Einzelstücke bearbeitet werden. Der Anwender kann sich so stärker seinem Fachgebiet widmen und den Roboter als reines Werkzeug nutzen, ohne allzu sehr in die Technik einsteigen zu müssen.”

Gunnar Bloss, werk5
Gunnar Bloss, werk5. - Bild: werk5

"Je intelligenter das Roboter-System umso automatisierter können auch Einzelstücke bearbeitet werden", sagt Gunnar Bloss, der geschäftsführende Leiter der Innovationsschmiede von werk5. Ein Berliner Unternehmen, das Handwerk und Robotik intelligent verknüpft", sagt Gunnar Bloss, Geschäftsführer von werk 5.

Wer ein Smartphone bedienen kann, kann auch einen Cobot programmieren

Benjamin Völzke, Universal Robots: "Jeder, der ein Smartphone bedienen kann, kann auch einen Cobot programmieren – das ist unsere Maxime bei Universal Robots. Das Teach Pendant, das an ein herkömmliches Tablet erinnert, liegt bequem in der Hand und ist auf eine intuitive Bedienung ausgelegt. Auf dem Teach Pendant lassen sich die einzelnen Programmbausteine einfach auswählen und zu einem Programmablauf zusammenstellen.

Nichtsdestotrotz gibt es auch hier verschiedene Skill-Ebenen: Sollten erfahrene Benutzer während der Arbeit mit dem Roboterarm feststellen, dass sie mit den PolyScope-Befehlen an die Grenzen des Programms stoßen, können sie mit URScript komplexe und anspruchsvolle Anweisungen individuell erstellen. Dieses verbirgt sich unter der Benutzerfläche – der Graphical User Interface (kurz: GUI) – und ist eng mit der Programmiersprache Python verwandt."

Benjamin Völzke Universal Robots
Benjamin Völzke, Universal Robots. - Bild: UR

Benjamin Völzke arbeitet seit 2021 als Head of Field Application Engineering Western Europe bei Universal Robots. Der gelernte Automatisierungstechniker ist Spezialist für virtuelle Inbetriebnahme und verantwortet den technischen Pre-Sales Support im Partnernetzwerk der DACH-Region. Darüber hinaus leitet Benjamin Völzke das Technikteam mit Entwicklungsfokus auf innovativen Cobot-Applikationen – für größtmögliche Kundenzufriedenheit. Die virtuelle Welt beschreibt er auch im Privatleben als seine größte Leidenschaft. - Bild: Universal Robots

4. Wie unterscheiden sich die verschiedenen Programmierbaukästen voneinander?

Werner Kraus: “Zunächst gibt es hier Hersteller-spezifische Angebote. Sie bieten beispielsweise eine Kombination aus intuitiv bedienbarem Roboter und einer Art App-Store, über den Anwender Hardware- und Softwarekomponenten einbinden können. Als zweite Variante sind in der Forschung frei verfügbare Baukastensysteme wie das Robot Operating System ROS sehr beliebt. Diese arbeiten vor allem in der Servicerobotik bereits produktiv.

Ihr Vorteil: Dahinter steht eine große Entwickler-Community, so dass Anwender immer auf den neuesten Stand der Forschung zugreifen können. Ohne viele eigene Ressourcen werden so schnell Prototypen entwickelt. Weiterhin gibt es als dritte Variante Hersteller-unabhängige Tools. Sie bieten ein und dasselbe Interface für die Programmierung von Robotern unterschiedlicher Hersteller. Ein Beispiel hierfür ist das Fraunhofer IPA Spin-off ‘drag&bot’. Programmieren durch Vormachen ist die vierte Variante von Programmiertools. Ein bekanntes Beispiel ist der Trace-Pen von Wandelbots.”

Benjamin Völzke: Polyscope ist eine grafische Oberfläche mit vielen Standardfunktionen. Fahren, Suchen, Drücken und so weiter. Über die Script-Sprache  können alle Funktionen des Roboters angesprochen und verwendet werden. Diese Möglichkeit eröffnet komplexe Programmierstrukturen oder Anwendungen. Für die Script Programmierung ist aber ein anderes Skill Level erforderlich.

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Individuelle Einstellungen bei Robotern

Silke Glasstetter: “Im Wesentlichen unterscheiden sie sich im Umfang: das heißt, welche Aufgaben sie lösen können, in der Konfigurationstiefe, also inwieweit können noch individuelle Einstellungen vorgenommen werden, der Art der Eingabe, wie zum Beispiel grafische Benutzeroberfläche via PC, Laptop oder externer Geräte, beziehungsweise Hilfsmittel. Zudem kommt es auf die Funktionalität, ergo Simulation, CAD-Import, Kombination Online- und Offline-Programmierung sowie den Umfang bezüglich unterstützter Roboter und Peripheriegeräte an.

Es stellt sich außerdem die Frage, wie einfach ist deren Integration, in der Art des Programms, das am Ende erstellt wird. Handelt es sich um einen nativen Roboter-Code oder Programme, die beispielsweise auf ROS, Open-Source-Lösungen basieren? In Bezug auf KI: wieviel KI und Intelligenz steckt im System, was wird dem Anwender automatisiert abgenommen?”

Gunnar Bloss: “Ich möchte ‒ in Bezug auf werk5 ‒ noch keine fertigen Programmierbaukästen nennen, da wir noch stark in der Entwicklung sind. Momentan entwickeln wir eine Roboter-Fräs-Applikation für einen 6-Achs-Roboter mit zusätzlichem Drehteller. Hierbei sollen die Vorteile der konstanten Drehbewegungen voll ausgenutzt und ein saubereres Fräsbild erreicht werden.”

Silke Glasstetter von Artiminds Robotics
Silke Glasstetter, Artiminds Robotics. - Bild: Artiminds Robotics

"Robotik ist die Zukunft und in Zeiten der Digitalisierung ist es umso wichtiger, Nachwuchskräfte schon so früh wie möglich mit modernen und zukunftsfähigen Technologien in Berührung zu bringen und dahingehend zu schulen", sagt Silke Glasstetter, die das Marketing bei Artiminds Robotics aus Karlsruhe leitet. Das Unternehmen ist der Lösungsanbieter durchgängiger Software für die Planung, Programmierung und den Betrieb von Roboteranlagen.

5. Sollte die Roboterprogrammierung in den Schulen behandelt werden?

Silke Glasstetter: “Ganz klares Ja! Robotik ist die Zukunft und in Zeiten der Digitalisierung ist es umso wichtiger, Nachwuchskräfte schon so früh wie möglich mit modernen und zukunftsfähigen Technologien in Berührung zu bringen und dahingehend zu schulen. Auch hier spielt wieder die Wettbewerbsfähigkeit eine wichtige Rolle, da uns andere Länder hier schon weit voraus sind.

Vor allem mit unseren Softwarelösungen, die die Programmierung und den Einstieg erleichtern, wird das Thema Robotik auch in Schulen praktikabel. Denn wichtig ist die Kombination aus Theorie und Praxis ‒ also nicht nur reine Wissensvermittlung auf dem Papier, sondern auch das Teachen eines realen Roboters und der Aufbau einer konkreten Anwendung. Das ist schlussendlich ja auch das, mit dem man Schüler und Studenten begeistern kann und was es spannend macht.”

Tools für die digitalisierte Arbeitswelt an Schulen
Experten aus Forschung und Wirtschaft sind sich einig: Um Fachkräfte für die digitalisierte Arbeitswelt zu sichern, sollte die Robotik bereits in Schulen auf den Stundenplan. - Bild: ronstik - stock.adobe.com

Roboter markanter Teil der Wertschöpfung in Deutschland

Gunnar Bloss: “Unbedingt. In Berufsschulen in jedem Fall und sicher auch schon davor. Der Einsatz von Robotern wird auch außerhalb der Industrie stark zu nehmen. Neben vereinfachten Anwendungsmöglichkeiten muss auch verbesserte Schulung dazu beitragen, dass die Systeme in der Breite genutzt werden können. Je früher junge Menschen an die Technik und auch deren Potential herangeführt werden umso besser.”

Werner Kraus: “Ja, absolut, und das aus zweierlei Gründen. Zum einen werden die Entwicklung und der Einsatz von Robotern zu einem markanten Teil der Wertschöpfung in Deutschland beitragen. Nachwuchsförderung ist deshalb essentiell, um unsere Wirtschaftskraft hier am Standort erhalten oder sogar steigern zu können. Zum anderen werden wir zunehmend Roboter in vielen Branchen und Anwendungskontexten sehen, sei es im beruflichen, aber auch im privaten Umfeld. Deshalb werden Entscheidungs- und Umgangskompetenzen im Hinblick auf diese Technologie künftig immer wichtiger werden.”

Mehrere Schüler stehen um einen Cobot, um die Programmierung dessen zu erlernen.
Mehreren Schülern des Carl-Benz-Gymnasiums in Koblenz vermittelt das Universal Robots Education Konzept den Umgang mit sowie die Programmierung von Robotern. - Bild: UR

Benjamin Völzke: "Universal Robots ist davon überzeugt, dass Schüler Kompetenzen im Umgang mit Robotern erlernen müssen, um auf die Herausforderungen der zunehmenden Automatisierung vorbereitet zu sein. Aus diesem Grund befürwortet UR die Roboterprogrammierung in Schulen nicht nur, sondern unterstützt und initiiert sie auch aktiv. Das Universal Robots Education Konzept vermittelt dieses Wissen einfach und praxisnah.

Die Münchener MAN Berufsschule und das Carl-Benz-Gymnasium in Koblenz vertrauen bereits auf das Schulungskonzept von Universal Robots und rüsten so ihre Schützlinge für die Zukunftsthemen Automatisierung und Digitalisierung. Unser Konzept besteht aus fünf zentralen Bausteinen: Online-Schulungen, einem Offline-Simulator, der Hardware-Lernstation, Unterrichtsmaterialien sowie Präsenzschulungen."

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