Schneller im Lernen – feinfühliger bei der Arbeit

Der Einsatz von Robotern ist bis dato stark auf den Automobilbau fokussiert. Um künftig vermehrt auch kleineren und mittelständischen Unternehmen die Vorteile dieser Technik zu erschließen, sind neue...

Der Einsatz von Robotern ist bis dato stark auf den Automobilbau fokussiert. Um künftig vermehrt auch kleineren und mittelständischen Unternehmen die Vorteile dieser Technik zu erschließen, sind neue Programmierkonzepte gefordert, die optimal auf die Erfordernisse der jeweiligen Einsatzbranche – von der Gießerei bis hin zur Schreinerei – abgestimmt sind, und beispielsweise auch eine sprachbasierte Steuerung ermöglichen.

Das manuelle Bearbeiten von Metallgussteilen oder auch „Gussputzen“ ist bis heute eine gesundheitsschädliche, arbeits- und kostenintensive Tätigkeit. Ähnlich widrige Bedingungen gelten häufig beim Arbeiten mit sonstigen Metallen und anderen Werkstoffen. Sowohl technischen wie humanen Fortschritt bedeutet es deshalb, wenn Roboter dem Menschen solche Tätigkeiten abnehmen. Um den Roboter für diese Arbeiten vorzubereiten, mussten Programmierer bislang eine kosten- und zeitintensive Prozedur absolvieren: Komplexe Pfade fehlerlos zurückzulegen oder sich in Abhängigkeit von Faktoren wie Verfahrgeschwindigkeit und Werkzeugleistung richtig zu verhalten, hat der stählerne Handlanger aufwendig zu „lernen“. Während des Bearbeitens hält der programmierte Roboter dann jedoch die jeweiligen Parameter konstant – völlig unabhängig von den konkreten, gegebenenfalls abweichenden Eigenschaften des einzelnen Werkstückes.

Eine wesentliche Basis zum Lösen des Problems bildet beispielsweise die Funktion „Automatic Path Learning“, die ABB aus der Anwenderpraxis heraus realisiert hat. Im Unterschied zum konventionellen aufwendigen Prozess, bei dem die Pfade manuell exakt eingegeben werden, führt der neue Weg schneller und einfacher zum Ziel – und zwar wie folgt: Manuell führt der Bediener den Roboter lediglich annähernd zu den Punkten im Raum, die den relevanten Arbeitspositionen entsprechen. Dabei sind Toleranzen von einigen Millimetern zulässig. Über die Bedienoberfläche (GUI – Graphic User Interface) instruiert der Bediener anhand grafischer Symbole den Roboter beziehungsweise sein Programm. In einem zweiten, dem wesentlichen Schritt erkennt der Roboter selbstständig und adaptiv die tatsächlich benötigten Positionen: Der Roboterarm bewegt sich jetzt eigenständig und „lernend“ auf der Bauteilkontur entlang (Automatic Path Learning). So sind in wenigen Minuten selbst hochkomplexe Pfade erstellt und können sofort abgefahren werden.

Im Rahmen einer europäischen Forschungsinitiative mit Namen SMErobot arbeiten diverse Hersteller und Forschungsinstitute aus dem Roboter-Umfeld darüber hinaus an einer Aufgabe, die der alten Vision von aufs Wort gehorchenden Maschinen näher kommt. Mittels der so genannten Lead-Through-Programmierung wollen etwa die ABB-Forscher auch unerfahrenen Benutzern das Programmieren ermöglichen. Das innovative Konzept geht von Befehlen aus, die der Benutzer mit Hilfe von Schlüsselwörtern abruft. Er fordert den Roboter beispielsweise auf: „bewege dich hierher – schalte das Werkzeug ein – warte fünf Sekunden“. Zum Programm-Erstellen führt der „Programmierer“ den Roboter dabei schrittweise durch den Bearbeitungsprozess. Das System bietet ihm jeweils lediglich die Schlüsselworte beziehungsweise zu codierende Befehle an, die in der spezifischen Situation relevant sind. Auf dieser Grundlage empfängt das System die Befehle als gesprochenes Wort und generiert daraus das Programm. Der Anwender muss dazu weder eine Programmzeile schreiben noch benötigt er Programmierkenntnisse. Stattdessen zählen seine Erfahrung und sein Anwender-Know-how.

Die Befehle und der Funktionsumfang unterscheiden sich nach der Anwendung: So enthält das System in Diensten des Gießereiwerkers andere Befehle als die des Kunststoffverarbeiters oder des Schreiners. Auf den Punkt gebracht: Der aufs Wort hörende Roboter bietet zukünftig auch völlig neuen, programm- und informationstechnisch unerfahrenen Mitarbeitern die Vorzüge robotergestützter Produktion. Letztlich eröffnen sich Betrieben und Unternehmen, denen die Robotik bisher fern war, neue Fertigungsoptionen.

Eine besondere Herausforderung des „Voice-Control“-Projektes bestand darin, statt einer spezifischen Lösung für eine klar definierte Aufgabe eine offene Plattformlösung zu finden. Für dieses Plattformkonzept und das es realisierende Programm wandten beispielsweise die ABB-Entwickler ein Mannjahr auf. Jetzt befindet sich das Programm in der Testphase. Pläne zur konkreten Markteinführung liegen zwar noch nicht vor; auf dem SMErobot-Gemeinschaftsstand auf der Fachmesse Automatica in München wird ABB jedoch einen ersten Prototyp vorstellen. gh