Schwerpunkte

Vom Einstieg zu komplexen Anwendungen

Roboter intuitiv und einheitlich programmieren

21. September 2020, 08:39 Uhr   |  Silke Glasstetter, Nora Crocoll

Roboter intuitiv und einheitlich programmieren
© ArtiMinds

Bild 1: Mit der Robot Programming Suite (RPS) von ArtiMinds lassen sich intuitiv Roboter aller namhaften Hersteller programmieren. Programmiert wird nicht wie bisher über Zeilen-Code, sondern grafisch mit vordefinierten Anwendungspaketen.

Die Programmierung von Robotern muss heutzutage nicht mehr schwierig sein: Mit Lösungen, die eine intuitive und einheitliche Programmierung von Robotern durch vordefinierte Anwendungspakete ermöglichen, sinken Aufwand und Kosten erheblich. So werden Roboter für immer mehr Unternehmen attraktiv.

Roboter können heutzutage sehr viel – man muss es ihnen nur beibringen. Aber genau dieses Beibringen – also die Roboterprogrammierung – ist der Grund, warum viele Unternehmen vor dem Einsatz von Robotern zurückschrecken. Programmiersprachen von Robotern sind nicht nur komplex, sondern auch für jedes Robotermodell individuell; sie werden in umfangreichen Schulungen erlernt. Das hat Folgen: Kleine und mittelgroße Unternehmen legen sich oft auf einen Hersteller fest und wechseln ungern; sie scheuen den Programmieraufwand. Große ärgert immer wieder die fehlende Standardisierung; bei ihnen gibt es Experten-Teams, die aber jeweils nur den Roboter eines bestimmten Herstellers einrichten und bedienen können. Oder Unternehmen lagern die Programmierung von Robotern direkt an externe Unternehmen aus. Nachträgliche Änderungen am Quellcode – und seien sie noch so klein – sind dann nicht ohne fremde Hilfe möglich.

Die Hauptkosten entstehen also weniger bei der Anschaffung der Hardware als vielmehr beim Erstellen der Software sowie bei späteren Anpassungen und der Wartung. Das ist gerade dann problematisch, wenn der Roboter – in seinem eigentlich idealen Einsatzbereich – als flexibles Automatisierungsgerät genutzt, also immer wieder an individuelle Aufgaben angepasst werden soll. Unternehmen, die regelmäßig neue Produkte in kleineren Stückzahlen auf den Markt bringen, könnten von den flexiblen Automatisierungshelfern stark profitieren, gäbe es nicht die Hürde der aufwändigen Programmierung.

Hermann_Andreas
© ArtiMinds

Dr.-Ing. Andreas Hermann, Team Leader Advanced Robotics: »Wir stellen unseren Kunden alle Projektdateien zur Verfügung, sodass sie zukünftige Änderungen selbst vornehmen können.«

Grafische Programmierung unterschiedlicher Robotertypen

Die Karlsruher ArtiMinds Robotics GmbH, 2013 in Karlsruhe als Spin-off des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gegründet, hat zu diesem Zweck ihre Robot Programming Suite (RPS) entwickelt. Mit der Software lassen sich intuitiv Roboter aller namhaften Hersteller programmieren und auch sämtliche damit kompatible Peripherie-Hardware wie elektrische oder pneumatische Greifer und taktile oder optische Sensoren nutzen. Programmiert wird nicht wie bisher über Zeilen-Code, sondern grafisch mithilfe vordefinierter Anwendungsbausteine (Bild 1 und 2). Programmierkenntnisse sind nicht nötig: Anwender wählen in der Software einfach die eingesetzten Hardware-Komponenten aus. Zum Programmieren der individuellen Anwendung nutzen sie dann eine Auswahl der über 60 in der Bibliothek hinterlegten Bausteine. Enthalten sind Bausteine für einfache Roboterbewegungen ebenso wie solche fürs kraftgeregelte Ausrichten, für Suchbewegungen auf Kamerabasis und für die SPS-Kommunikation. Damit ist die Software für diejenigen Unternehmen, die einen schlanken Einstieg in die Robotik suchen, ebenso interessant wie für solche, die komplexe Aufgaben lösen müssen.

ArtiMinds
© ArtiMinds

Bild 2: Sämtliche mit Robotern kompatible Peripherie-Hardware wie elektrische oder pneumatische Greifer und taktile oder optische Sensoren lassen sich mit RPS nutzen.

Nach der Auswahl des jeweiligen Bausteins führt ein Wizard, also eine Art digitaler Assistent, den Anwender iterativ durch die nächsten Schritte zur Anpassung an die individuellen Fertigungsgegebenheiten. So erstellte Programme lassen sich in der Software testen. Über diese Simulationen kann der Anwender direkt prüfen, ob der Roboter beispielsweise alle Punkte im Arbeitsbereich anfahren kann, ob Kabellängen angepasst werden müssen, es zu Kollisionen kommen könnte und vieles mehr. Danach wird der Code kompiliert und auf die Robotersteuerung aufgespielt. Nun kann unter realen Bedingungen getestet und weiter optimiert werden. Übrigens: Eine bereits bestehende Code-Basis lässt sich in die RPS integrieren und weiterverwenden.

Datenanalyse und Machine Learning

Auf diese Weise lassen sich schon heute ganz neue Anwendungen realisieren, etwa die Durchsteckmontage (Through Hole Technology – kurz: THT), bei der via Spiral- oder Spike-Suche die Einstecklöcher aufgefunden werden (siehe Kasten). Nach Konfiguration und Test am realen Modell ist es oft hilfreich, Prozessdaten auszuwerten, um damit den Prozess zu optimieren. Im laufenden Betrieb eines Roboters fallen jede Menge Daten an. Das Tool „Learning and Analytics for Robots“ (LAR) sammelt diese und stellt sie Anwendern übersichtlich zur Verfügung (Bild 3). So lassen sich Werte passend zum jeweiligen Programmierbaustein anzeigen und systematisch auswerten. Bei der THT-Montage beispielsweise kann sich der Anwender die Daten zur spiralförmigen Positionssuche anzeigen lassen. Stellt er dabei fest, dass die Startposition, an der der Roboter nach den Löchern zu suchen beginnt, nicht optimal gewählt wurde, kann er die Parameter des passenden Bausteins in der RPS entsprechend anpassen. So lassen sich Prozesse mit wenig Aufwand optimieren, sei es, um Produktionszeiten zu verkürzen, die Qualität zu verbessern oder das gesamte Programm robuster zu gestalten.

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2. Roboter können mehr, als man denkt

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